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1. A motion planning approach to 6-D manipulation with aerial towed-cable systems

Author: Institut de Robotica i Informatica Industrial ; Universitat Politécnica de Catalunya - Consejo Superior de Investigaciones Científicas - CSIC (SPAIN), Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS) ; Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes [Toulouse] (LAAS) ; Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA) - Institut National des Sciences Appliquées (INSA) - Institut National Polytechnique de Toulouse (INP Toulouse) - Université Paul Sabatier - Toulouse 3 (UPS) - CNRS - Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA) - Institut National des Sciences Appliquées (INSA) - Institut National Polytechnique de Toulouse (INP Toulouse) - Université Paul Sabatier - Toulouse 3 (UPS) - CNRS, European Project : 287617, ICT, FP7-ICT-2011-7, ARCAS(2011), Manubens, Montserrat, Devaurs, Didier, Ros, Lluis, Cortés, Juan, Institut de Robotica i Informatica Industrial ; Universitat Politécnica de Catalunya - Consejo Superior de Investigaciones Científicas - CSIC (SPAIN), Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS) ; Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes [Toulouse] (LAAS) ; Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA) - Institut National des Sciences Appliquées (INSA) - Institut National Polytechnique de Toulouse (INP Toulouse) - Université Paul Sabatier - Toulouse 3 (UPS) - CNRS - Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA) - Institut National des Sciences Appliquées (INSA) - Institut National Polytechnique de Toulouse (INP Toulouse) - Université Paul Sabatier - Toulouse 3 (UPS) - CNRS, European Project : 287617, ICT, FP7-ICT-2011-7, ARCAS(2011), Manubens, Montserrat, Devaurs, Didier, Ros, Lluis, and Cortés, Juan
Abstract: International audience, We propose a new approach for the reliable 6-dimensional quasi-static manipulation with aerial towed-cable systems. The novelty of this approach lies in the combination of results deriving from the static analysis of cable-driven manipulators with a cost-based motion-planning algorithm to solve manipulation queries. Such a combination of methods is able to produce feasible paths that do not approach dangerous/uncontrollable configurations of the system. As part of our approach, we also propose an original system that we name the FlyCrane. It consists of a platform attached to three flying robots using six fixed-length cables. Results of simulations on 6-D quasi-static manipulation problems show the interest of the method.

2. Enhancing the Transition-based RRT to deal with complex cost spaces

Author: Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS) ; Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes [Toulouse] (LAAS) ; Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA) - Institut National des Sciences Appliquées (INSA) - Institut National Polytechnique de Toulouse (INP Toulouse) - Université Paul Sabatier - Toulouse 3 (UPS) - CNRS - Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA) - Institut National des Sciences Appliquées (INSA) - Institut National Polytechnique de Toulouse (INP Toulouse) - Université Paul Sabatier - Toulouse 3 (UPS) - CNRS, European Project : 287617, ICT, FP7-ICT-2011-7, ARCAS(2011), Devaurs, Didier, Siméon, Thierry, Cortés, Juan, Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS) ; Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes [Toulouse] (LAAS) ; Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA) - Institut National des Sciences Appliquées (INSA) - Institut National Polytechnique de Toulouse (INP Toulouse) - Université Paul Sabatier - Toulouse 3 (UPS) - CNRS - Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA) - Institut National des Sciences Appliquées (INSA) - Institut National Polytechnique de Toulouse (INP Toulouse) - Université Paul Sabatier - Toulouse 3 (UPS) - CNRS, European Project : 287617, ICT, FP7-ICT-2011-7, ARCAS(2011), Devaurs, Didier, Siméon, Thierry, and Cortés, Juan
Abstract: International audience, The Transition-based RRT (T-RRT) algorithm enables to solve motion planning problems involving configuration spaces over which cost functions are defined, or cost spaces for short. T-RRT has been successfully applied to diverse problems in robotics and structural biology. In this paper, we aim at enhancing T-RRT to solve ever more difficult problems involving larger and more complex cost spaces. We compare several variants of T-RRT by evaluating them on various motion planning problems involving different types of cost functions and different levels of geometrical complexity. First, we explain why applying as such classical extensions of RRT to T-RRT is not helpful, both in a mono-directional and in a bidirectional context. Then, we propose an efficient Bidirectional T-RRT, based on a bidirectional scheme tailored to cost spaces. Finally, we illustrate the new possibilities offered by the Bidirectional T-RRT on an industrial inspection problem.

3. Aerial Co-Manipulation With Cables: The Role of Internal Force for Equilibria, Stability, and Passivity

Author: Marco Tognon, Chiara Gabellieri, Lucia Pallottino, Antonio Franchi, Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Centro Interdipartimentale di Ricerca 'E. Piaggio', ANR-17-CE33-0007,MUROPHEN,Controle de systèmes multi-robots pour l'observation de phenomenes dynamiques(2017), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Centro di Ricerca Enrico Piaggio, University of Pisa - Università di Pisa, Équipe Robotique et InteractionS ( LAAS-RIS ), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes [Toulouse] ( LAAS ), Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ) -Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse ( INSA Toulouse ), Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ) -Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse ( INSA Toulouse ), Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), and Università di Pisa
Subjects: Lyapunov function, 0209 industrial biotechnology, Control and Optimization, Computer science, Passivity, Biomedical Engineering, 02 engineering and technology, symbols.namesake, 020901 industrial engineering & automation, Exponential stability, Artificial Intelligence, Control theory, Robustness (computer science), [INFO.INFO-SY]Computer Science [cs]/Systems and Control [cs.SY], 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], Mechanical Engineering, [ INFO.INFO-RB ] Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], Computer Science Applications, Human-Computer Interaction, Nonlinear system, Control and Systems Engineering, symbols, [ INFO.INFO-SY ] Computer Science [cs]/Systems and Control [cs.SY], Robot, 020201 artificial intelligence & image processing, Computer Vision and Pattern Recognition, Internal forces, Beam (structure)
Abstract: International audience; This paper considers the study of cooperative manipulation of a cable-suspended load with two generic aerial robots and without explicit communication. The role of the internal force for the asymptotic stability of the beam-position/beam-attitude equilibria is analyzed in depth. Using a nonlinear Lyapunov-based approach, we prove that if a non-zero internal force is chosen then asymptotic stabilization of any desired beam-pose configuration can be achieved with a decentralized and communication-less master-slave admittance controller. If, conversely, a zero internal force is chosen, as done in the majority of the state-of-the-art algorithms, the attitude of the beam is not controllable without communication. Non-zero internal force can be interpreted then as a fundamental factor that enables the use of cables as implicit communication means between the two vehicles in replacement of the explicit ones. Furthermore, the formal proof of the system output-strictly passivity with respect to an energy-like storage function and a certain input-output pair is given. This proves the stability and the robustness of the method even during motion. The theoretical findings are validated through numerical simulations.
Published: 2018
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4. Smooth Cubic Polynomial Trajectories for Human-Robot Interactions

Author: Kevin Desormeaux, Daniel Sidobre, Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Équipe Robotique et InteractionS ( LAAS-RIS ), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes [Toulouse] ( LAAS ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Toulouse III - Paul Sabatier ( UPS ), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse ( INSA Toulouse ), Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Toulouse III - Paul Sabatier ( UPS ), and Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP )
Subjects: 0209 industrial biotechnology, third degree polynomial trajectories, Computer science, motion control, 02 engineering and technology, Industrial and Manufacturing Engineering, Human–robot interaction, Acceleration, 020901 industrial engineering & automation, Artificial Intelligence, [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], Degree of a polynomial, Electrical and Electronic Engineering, Online trajectory generation, Mechanical Engineering, [ INFO.INFO-RB ] Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], Motion control, Jerk, Control and Systems Engineering, Trajectory, physical human robot interaction, Robot, trajectory planning, Cubic function, Algorithm, Software
Abstract: International audience; With the growing importance of Human-Robot Interaction (HRI), the movement of the robots requires more and more attention to address the issues related to safety, efficiency and ergonomics. Trajectories are excellent candidates in the making of desirable motions designed for collaborative robots, because they allow to simply and precisely describe the motions. Despite the large number of works available for Online Trajectory Generation (OTG), there was, to our knowledge, no complete solution capable to simultaneously meet all the requirements of these new applications.In this paper we present the first complete trajectory generation algorithm that build trajectories from arbitrary initial and final conditions, subject to general asymmetric bounds on jerk, acceleration and velocity. A review of the state of the art exposes the limits of the previous OTG works and reveals the difficult problem of non-linearity related with short motions. We explain how these non-linearities introduce discontinuities and we propose a solution based on sequences of segment of third degree polynomial functions.; Avec l'importance croissante de l'interaction humain-robot (HRI), le mouvement des robots nécessite de plus en plus d'attention pour résoudre les problèmes liés à la sécurité, l'efficacité et l'ergonomie. Les trajectoires définissent une excellente solution pour la réalisation de mouvements destinés à des robots collaboratifs, car ils permettent de décrire simplement et précisément les mouvements. Malgré la grande quantité de travaux disponibles sur la génération de trajectoires en ligne (OTG), il n'y avait pas, à notre connaissance, de solution complète capable de répondre simultanément à toutes les exigences de ces nouvelles applications.Dans cet article, nous présentons le premier algorithme complet de génération de trajectoire qui construit des trajectoires à partir de conditions initiales et finales arbitraires, soumises à des limites asymétriques générales sur le jerk, l'accélération et la vitesse. Une revue de l'état de l'art expose les limites des travaux OTG précédents et révèle le problème difficile de la non-linéarité liée aux mouvements courts. Nous expliquons comment ces non-linéarités introduisent des discontinuités et proposons une solution basée sur des séquences de segments de fonctions polynomiales du troisième degré.
Published: 2019
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5. A Truly Redundant Aerial Manipulator System with Application to Push-and-Slide Inspection in Industrial Plants

Author: Anthony Mallet, Bernard Revaz, Hermes Amadeus Tello Chavez, Antonio Franchi, Marco Tognon, Davide Bicego, Quentin Sable, Marc Lany, Gilles Santi, Enrico Gasparin, Juan Cortés, Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), SENSIMA INSPECTION, Service Informatique : Développement, Exploitation et Assistance (LAAS-IDEA), European Project: 644271,H2020,H2020-ICT-2014-1,AEROARMS(2015), Équipe Robotique et InteractionS ( LAAS-RIS ), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes [Toulouse] ( LAAS ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Toulouse III - Paul Sabatier ( UPS ), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse ( INSA Toulouse ), Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Toulouse III - Paul Sabatier ( UPS ), Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ), Service Informatique : Développement, Exploitation et Assistance ( LAAS-IDEA ), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées
Subjects: 0209 industrial biotechnology, Control and Optimization, Computer science, Biomedical Engineering, ComputingMethodologies_IMAGEPROCESSINGANDCOMPUTERVISION, PID controller, ComputerApplications_COMPUTERSINOTHERSYSTEMS, 02 engineering and technology, Workspace, law.invention, Manipulator system, 020901 industrial engineering & automation, Exponential stability, Artificial Intelligence, Control theory, law, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Eddy current, [INFO.INFO-SY]Computer Science [cs]/Systems and Control [cs.SY], [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], Motion planning, Manipulator, ComputingMethodologies_COMPUTERGRAPHICS, Mechanical Engineering, [ INFO.INFO-RB ] Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], Control engineering, Motion control, Computer Science Applications, Human-Computer Interaction, Control and Systems Engineering, [ INFO.INFO-SY ] Computer Science [cs]/Systems and Control [cs.SY], 020201 artificial intelligence & image processing, Computer Vision and Pattern Recognition, Multirotor
Abstract: We present the design, control and motion planning of an aerial manipulator for a non-trivial physical interaction task, namely pushing while sliding on curved surfaces. The proposed robotic system is motivated by the increasing interest on autonomous Non-Destructive Tests used for the integrity assessment of industrial plants. The proposed aerial manipulator consists of a multidirectional-thrust aerial vehicle to enhance physical interaction capabilities, endowed with a 2-DoFs lightweight arm to enlarge its workspace. This combination constitutes a truly redundant manipulator that goes beyond standard aerial manipulators with collinear multirotors. The robot controller is based on a PID method with 'displaced' positional part inspired by controllers for manipulators with elastic joints and grounded on several experimental trial-and-error tests. In this work we experimentally show that the proposed aerial manipulator system, equipped with an Eddy Current probe, is able to scan a metallic pipe sliding the sensor over its surface and preserving the contact. From the acquired data, a weld on the pipe is successfully detected and mapped.
Published: 2019
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6. Fundamental Actuation Properties of Multi-rotors: Force-Moment Decoupling and Fail-safe Robustness

Author: Giulia Michieletto, Antonio Franchi, Markus Ryll, Équipe Robotique et InteractionS ( LAAS-RIS ), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes [Toulouse] ( LAAS ), Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ) -Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse ( INSA Toulouse ), Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ) -Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse ( INSA Toulouse ), Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Department of Information Engineering, University of Padua, Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Universita degli Studi di Padova, Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), and Università degli Studi di Padova = University of Padua (Unipd)
Subjects: 020301 aerospace & aeronautics, 0209 industrial biotechnology, Engineering, business.industry, [ INFO.INFO-RB ] Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], Angular velocity, 02 engineering and technology, Decoupling (cosmology), Motion control, Computer Science Applications, 020901 industrial engineering & automation, 0203 mechanical engineering, General theory, Control and Systems Engineering, Control theory, Robot, [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], Fail-safe, Electrical and Electronic Engineering, Algebraic number, business, Multirotor
Abstract: International audience; In this paper we shed light on two fundamental actuation capabilities of multi-rotors. The first is the amount of coupling between the total force and total moment applied by the propellers to the whole body. The second is the ability to robustly fly completely still in place after the loss of one or more propellers, when the used propellers can only spin in one direction. These two actuation properties are formalized through the definition of some algebraic conditions on the control allocation matrices. The theory is valid for any multi-rotor, with arbitrary number, position and orientation of the propellers, including the more classic ones. As a show case for the general theory we show and explain why standard star-shaped hexarotors with collinear propellers are not able to robustly fly completely still at a constant spot using only five of their six propellers. To deeply understand this counterintuitive result, it is enough to apply our theory, which clarifies the role of the tilt angles and locations of the propellers in the vehicle. The theory is also able to explain why, on the contrary, both the tilted star-shaped hexarotor and the Y-shaped hexarotor can fly with only five out of six propellers. The analysis is validated with both simulations and experimental results testing the control of multi-rotor vehicles subject to rotor loss.
Published: 2018
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7. Random test of robot navigation in virtual worlds

Author: Sotiropoulos , Thierry, Équipe Tolérance aux fautes et Sûreté de Fonctionnement informatique (LAAS-TSF), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS), Université Paul Sabatier - Toulouse III, Jérémie Guiochet, Félix Ingrand, Hélène Waeselynck, Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Équipe Tolérance aux fautes et Sûreté de Fonctionnement informatique ( LAAS-TSF ), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes [Toulouse] ( LAAS ), Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ) -Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse ( INSA Toulouse ), Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Université Toulouse III - Paul Sabatier ( UPS ), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ) -Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse ( INSA Toulouse ), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Équipe Robotique et InteractionS ( LAAS-RIS ), Université Toulouse 3 Paul Sabatier (UT3 Paul Sabatier), Félix Ingrand (co-directeur), and Jérémie Guiochet (co-directeur)
Subjects: Test, Sûreté de fonctionnement, [ INFO.INFO-RB ] Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], Safety, Systèmes autonomes, Simulation, Autonomous systems
Abstract: National audience; One of the major challenges for the deployment of autonomous systems in diverse, unstructured and human shared environments, is the trust that can be placed in those systems. Indeed, internal faults in those systems, uncertainties on the perception, or even unforeseen situations, threat this confidence. Our work focus in autonomous robots, which are part of autonomous systems. The validation of the navigation software embedded in robots typically involves test campaigns in the field, which are expensive and potentially risky for the robot itself or its environment. These tests are able to test the system only in a small subset of situations. An alternative is to perform simulation-based testing, by immersing the software in virtual worlds. The aim of this thesis is to study the possibilities and limits offered by simulation-based testing of embedded software in autonomous systems. Our work deals particularly with simulation-based testing of the navigation layer of autonomous mobile robots. The first chapter introduce the contexts of dependability, autonomous systems and their testing, simulation and procedural generation of worlds. We identify and discuss the issues related to autonomous systems simulation-based testing, such as the definition and generation of inputs as well as the oracle. The procedural generation of worlds used in video games is retained as a way to answer the problem of the generation of test inputs (worlds and missions). A first contribution is presented in the second chapter, which is based on the definition and implementation of a first experimental simulation-based testing framework with a mobile robot. The navigation software used is integrated into the Genom framework and tested with the MORSE simulator. Through this experiment, first conclusions are drawn on the relevance of the procedural generation of worlds, and on the oracle to be considered. Measures such as tortuousness or indeterminism of navigation are defined. This first work also leads to propose an approach to define levels of difficulty of worlds. The purpose of the third chapter is to identify whether faults known and corrected in a academic navigation software could have been detected through simulation-based testing. Nearly 10 years of commits of the navigation software (including the P3D module which is an academic version of a trajectory planner used by NASA) were thus analyzed. Each fault detected is studied to determine the oracle necessary to detect it whether it could be activated in simulation. Many recommendations are extracted from this study, especially on the properties of the oracle to set up for this type of system. In the fourth chapter, lessons learned from the previous two chapters are implemented for the case of an industrial robot. The considered system, provided by our industrial partner Naïo is the agricultural robot Oz. The conclusions of the preceding chapters regarding the world generation and the oracles are validated by an intensive test campaign in simulation.; Un des défis majeurs pour le déploiement de systèmes autonomes dans des environnements variés, non structurés et à proximité de l’homme, est d’établir la confiance entre ces systèmes et leurs utilisateurs. En effet, les fautes internes du système, les incertitudes sur la perception, ou encore les situations non prévues, sont des menaces importantes qui pèsent sur cette confiance. Nos travaux se concentrent sur les robots autonomes qui font partis des systèmes autonomes. La validation du logiciel de navigation embarqué dans les robots est généralement centrée sur des tests sur le terrain, qui sont coûteux et potentiellement risqués pour le robot lui-même ou son environnement. De plus, il n’est possible de tester le système que dans un sous-ensemble restreint de situations. Une approche alternative consiste à effectuer des tests basés sur la simulation en immergeant le logiciel dans des mondes virtuels. L’objectif de cette thèse est d’étudier les possibilités et les limites qu’offre le test en simulation du logiciel embarqué dans les systèmes autonomes. Nos travaux traitent particulièrement du test en simulation de la couche de navigation de systèmes autonomes mobiles. Le premier chapitre présente les contextes de la sûreté de fonctionnement, des systèmes autonomes et de leur test, de la simulation et de la génération procédurale de mondes. Les problématiques liées au test des systèmes autonomes en simulation, telles que la définition et la génération des entrées ainsi que l’expression de l’oracle, sont identifiées et discutées. La génération procédurale de mondes utilisée dans les jeux vidéos est retenue comme piste pour répondre au problème de la générations des entrées de test (mondes et missions). Une première contribution est proposée dans le 2e chapitre qui s’appuie sur la définition et l’implémentation d’une première plateforme expérimentale de test en simulation avec un robot mobile. Le logiciel de navigation utilisé est intégré dans le framework Genom et testé avec le simulateur MORSE. À travers cette expérimentation, des premières conclusions sont établies sur la pertinence de la génération procédurale de mondes, et sur l’oracle à considérer. Des mesures comme la tortuosité ou l’indéterminisme de la navigation sont définies. Ce premier travail mène également à proposer une approche permettant de définir des niveaux de difficulté de mondes. L’objectif du 3e chapitre est d’identifier si les fautes connues et corrigées dans un logiciel de navigation auraient pu être détectées via la simulation. Près de 10 ans de commits du logiciel de navigation (dont le module P3D qui est une version académique d’un planificateur de trajectoire utilisé par la NASA) ont été ainsi analysés. Chaque faute relevée est étudiée pour déterminer si elle serait activable en simulation, et l’oracle nécessaire pour la détecter. De nombreuses recommandations sont extraites de cette étude, notamment sur les propriétés de l’oracle à mettre en place pour ce genre de système. Dans le quatrième chapitre, les enseignements tirés des deux chapitres précédents sont mis en oeuvre dans une étude de cas d’un robot industriel. Le système considéré, fourni par notre partenaire industriel Naïo est celui du robot agricole bineur Oz. Les conclusions des chapitres précédents concernant la génération de monde et les oracles nécessaires sont validées par une campagne de test intensifs en simulation.
Published: 2018

8. Prediction and clarification of structures of (bio)molecules on surfaces-a review

Author: Schön, C., Oligschleger, C., Cortés, Juan, Max Planck Institute for Solid State Research, Campus of the University of Applied Sciences Bonn-Rhein-Sieg, Équipe Robotique et InteractionS ( LAAS-RIS ), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes [Toulouse] ( LAAS ), Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ) -Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse ( INSA Toulouse ), Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ) -Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse ( INSA Toulouse ), Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Max-Planck-Gesellschaft, Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), and Université de Toulouse (UT)
Subjects: [CHIM.THEO]Chemical Sciences/Theoretical and/or physical chemistry, [ INFO.INFO-MO ] Computer Science [cs]/Modeling and Simulation, [ CHIM.THEO ] Chemical Sciences/Theoretical and/or physical chemistry, [INFO.INFO-MO]Computer Science [cs]/Modeling and Simulation
Abstract: International audience; The design of future materials for biotechnological applications via deposition of molecules on surfaces will require not only exquisite control of the deposition procedure. Of equal importance will be our ability to predict the shapes and stability of individual molecules on various surfaces. Furthermore, one will need to be able to predict the structure patterns generated during the self-organization of whole layers of (bio)molecules on the surface. In this review, we present an overview over the current state of the art regarding the prediction and clarification of structures of biomolecules on surfaces using theoretical and computational methods.
Published: 2018
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9. Online Leader Selection for Improved Collective Tracking and Formation Maintenance

Author: Antonio Franchi, Paolo Robuffo Giordano, Équipe Robotique et InteractionS ( LAAS-RIS ), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes [Toulouse] ( LAAS ), Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ) -Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse ( INSA Toulouse ), Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ) -Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse ( INSA Toulouse ), Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Visual servoing in robotics, computer vision, and augmented reality ( Lagadic ), Inria Sophia Antipolis - Méditerranée ( CRISAM ), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -SIGNAUX ET IMAGES NUMÉRIQUES, ROBOTIQUE ( IRISA_D5 ), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires ( IRISA ), Université de Rennes 1 ( UR1 ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Institut National des Sciences Appliquées - Rennes ( INSA Rennes ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -École normale supérieure - Rennes ( ENS Rennes ) -Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire ( IMT Atlantique ) -Université de Rennes 1 ( UR1 ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Institut National des Sciences Appliquées - Rennes ( INSA Rennes ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -École normale supérieure - Rennes ( ENS Rennes ) -Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire ( IMT Atlantique ) -Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires ( IRISA ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Institut National des Sciences Appliquées - Rennes ( INSA Rennes ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -École normale supérieure - Rennes ( ENS Rennes ) -CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire ( IMT Atlantique ), Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-SIGNAUX ET IMAGES NUMÉRIQUES, ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes 1 (UR1), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)
Subjects: FOS: Computer and information sciences, 0209 industrial biotechnology, Control and Optimization, Decentralized control, [ INFO ] Computer Science [cs], Computer Networks and Communications, Computer science, Distributed computing, 02 engineering and technology, Systems and Control (eess.SY), Maintenance engineering, Distributed agent Systems, 020901 industrial engineering & automation, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, FOS: Electrical engineering, electronic engineering, information engineering, FOS: Mathematics, [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], Computer Science - Multiagent Systems, [INFO]Computer Science [cs], Mathematics - Optimization and Control, Multi-agent system, Multi-agent systems, [ INFO.INFO-RB ] Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], Directed graph, Decentralised system, Control and Systems Engineering, Distributed algorithm, Optimization and Control (math.OC), Control system, Signal Processing, Metric (mathematics), Identity (object-oriented programming), Computer Science - Systems and Control, Distributed algorithms, 020201 artificial intelligence & image processing, Mobile agents, Multiagent Systems (cs.MA)
Abstract: The goal of this paper is to propose an extension of the popular leader-follower framework for multiagent collective tracking and formation maintenance in the presence of a time-varying leader. In particular, the leader is persistently selected online in order to optimize the tracking performance of an exogenous collective velocity command while also maintaining a desired formation via a (possibly time-varying) communication-graph topology. The effects of a change in the leader identity are theoretically analyzed and exploited for defining a suitable error metric that is able to capture the tracking performance of the multiagent group. Both the group performance and the metric design are found to depend upon the spectral properties of a special directed graph induced by the identity of the chosen leader. By exploiting these results, as well as distributed estimation techniques, we are then able to detail a fully decentralized adaptive strategy that is able to periodically select online the best leader among the neighbors of the current leader. Numerical simulations show that the application of the proposed technique results in an improvement of the overall performance of the group behavior with regard to other possible strategies.
Published: 2018
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10. Adaptive sampling of cumulus clouds with UAVs

Author: Alessandro Renzaglia, Faycal Lamraoui, Simon Lacroix, Murat Bronz, Christophe Reymann, Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Centre national de recherches météorologiques (CNRM), Météo France-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Ecole Nationale de l'Aviation Civile (ENAC), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Météo France-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Équipe Robotique et InteractionS ( LAAS-RIS ), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes [Toulouse] ( LAAS ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Toulouse III - Paul Sabatier ( UPS ), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse ( INSA Toulouse ), Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Toulouse III - Paul Sabatier ( UPS ), Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ), Météo-France [Paris], Météo France, ENAC - Programme transverse Drones ( DRONES ), and Ecole Nationale de l'Aviation Civile ( ENAC )
Subjects: 0209 industrial biotechnology, Adaptive sampling, 010504 meteorology & atmospheric sciences, Exploit, Computer science, Real-time computing, ComputerApplications_COMPUTERSINOTHERSYSTEMS, 02 engineering and technology, Active data gathering, 01 natural sciences, Computer Science::Robotics, Mapping with UAVs, symbols.namesake, 020901 industrial engineering & automation, Flight dynamics, Artificial Intelligence, [ SPI.AUTO ] Engineering Sciences [physics]/Automatic, Local map, [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], Computer vision, Motion planning, Gaussian process, Path planning, 0105 earth and related environmental sciences, Hyperparameter, business.industry, symbols, Trajectory, Artificial intelligence, business
Abstract: International audience; This paper presents an approach to guide a fleet of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) to actively gather data in low-altitude cumulus clouds with the aim of mapping atmospheric variables. Building on-line maps based on very sparse local measurements is the first challenge to overcome, for which an approach based on Gaussian Processes is proposed. A particular attention is given to the on-line hyperparameters optimization, since atmospheric phenomena are strongly dynamical processes. The obtained local map is then exploited by a trajectory planner based on a stochastic optimization algorithm. The goal is to generate feasible trajectories which exploit air flows to perform energy-efficient flights, while maximizing the information collected along the mission. The system is then tested in simulations carried out using realistic models of cumulus clouds and of the UAVs flight dynamics. Results on mapping achieved by multiple UAVs and an extensive analysis on the evolution of Gaussian processes hyperparameters is proposed.
Published: 2018
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11. The structure of pathogenic huntingtin exon 1 defines the bases of its aggregation propensity

Author: Carlos A. Elena-Real, Amin Sagar, Annika Urbanek, Matija Popovic, Anna Morató, Alejandro Estaña, Aurélie Fournet, Christine Doucet, Xamuel L. Lund, Zhen-Dan Shi, Luca Costa, Aurélien Thureau, Frédéric Allemand, Rolf E. Swenson, Pierre-Emmanuel Milhiet, Ramon Crehuet, Alessandro Barducci, Juan Cortés, Davy Sinnaeve, Nathalie Sibille, Pau Bernadó, Centre de Biologie Structurale [Montpellier] (CBS), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM), Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Institut Laue-Langevin (ILL), National Institutes of Health [Bethesda] (NIH), Beamline SWING, Synchrotron SOLEIL, Synchrotron SOLEIL (SSOLEIL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institute for Advanced Chemistry of Catalonia (IQAC-CSIC), Institute for Advanced Chemistry of Catalonia, Biologie Structurale Intégrative (ERL 9002 - BSI ), Institut Pasteur de Lille, Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Facteurs de Risque et Déterminants Moléculaires des Maladies liées au Vieillissement - U 1167 (RID-AGE), Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Lille-Centre Hospitalier Régional Universitaire [Lille] (CHRU Lille), ANR-10-LABX-0012,EpiGenMed,From Genome and Epigenome to Molecular Medicine: turning new paradigms in biology into the therapeutic strategies of tomorrow(2010), ANR-17-CE11-0022,GPCteR,Mécanismes moléculaires des régions C-terminales désordonnées et fonctionnelles des RCPG et impact sur les voies de la signalisation cellulaire dépendantes de l'arrestine(2017), ANR-19-P3IA-0004,ANITI,Artificial and Natural Intelligence Toulouse Institute(2019), European Project: 648030,H2020,ERC-2014-CoG,chemREPEAT(2015), and European Commission
Subjects: Huntington’s disease is a neurodegenerative disorder, poly-Q-related diseases, Pathogenic huntingtin, Structural Biology, [SDV]Life Sciences [q-bio], Proteins, Protein aggregation, [INFO.INFO-BI]Computer Science [cs]/Bioinformatics [q-bio.QM], HTT gene, Solution-state NMR, Molecular Biology
Abstract: Huntington's disease is a neurodegenerative disorder caused by a CAG expansion in the first exon of the HTT gene, resulting in an extended polyglutamine (poly-Q) tract in huntingtin (httex1). The structural changes occurring to the poly-Q when increasing its length remain poorly understood due to its intrinsic flexibility and the strong compositional bias. The systematic application of site-specific isotopic labeling has enabled residue-specific NMR investigations of the poly-Q tract of pathogenic httex1 variants with 46 and 66 consecutive glutamines. Integrative data analysis reveals that the poly-Q tract adopts long α-helical conformations propagated and stabilized by glutamine side chain to backbone hydrogen bonds. We show that α-helical stability is a stronger signature in defining aggregation kinetics and the structure of the resulting fibrils than the number of glutamines. Our observations provide a structural perspective of the pathogenicity of expanded httex1 and pave the way to a deeper understanding of poly-Q-related diseases., We thank G. Otting (Australian National University, Canberra, Australia) for providing the BL21 (DE3) Star::RF1-CBD3 strain. This work was supported by the European Research Council under the European Union’s H2020 Framework Programme (2014–2020)/ERC grant agreement no. 648030 and Labex EpiGenMed, an Investissements d’avenir program (grant no. ANR-10-LABX-12-01) awarded to P.B., grant no. ANR-17-CE11-0022-01 awarded to N.S. and grant no. ANR-19-PI3A-0004 awarded to J.C. The Centre for Structural Biology (CBS) is a member of France-BioImaging (FBI) and the French Infrastructure for Integrated Structural Biology, two national infrastructures supported by the French National Research Agency (grant nos. ANR-10-INBS-04-01 and ANR-10-INBS-05, respectively). A.U. is supported by a grant from the Fondation pour la Recherche Médicale (grant no. SPF20150934061). D.S. acknowledges a grant from the Métropole Européenne de Lille (PUSHUP). G. Levy (Université de Lille) is thanked for help with sample preparation and the 19F-NMR experiments. This work benefited from the high-performance computing resources of CSUC and the CALMIP supercomputing center under the allocations 2016-P16032 and 2021-P21043. The 600 MHz spectrometer for 19F-NMR measurements is funded by the Nord Region Council, CNRS, Institut Pasteur de Lille, the European Community (European Regional Development Fund, ERDF), the French Ministry of Research and the Université de Lille and by the CTRL CPER cofunded by the European Union with the ERDF, by the Hauts-de-France Regional Council (contract no. 17003781), Métropole Européenne de Lille (contract no. 2016_ESR_05) and the French State (contract no .2017-R3-CTRL-Phase1). We thank the SWING beamline at the SOLEIL synchrotron, Saint-Aubin, France (proposal 20181386), and P12 beamline at PETRAIII, Hamburg, Germany, for beamtime allocation to the project and assistance during data collection.
Published: 2023
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12. Overworld: Assessing the Geometry of the World for Human-Robot Interaction

Author: Guillaume Sarthou, Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), and Université de Toulouse (UT)
Subjects: Human-Computer Interaction, Human-Robot Collaboration, Control and Optimization, Multi-Modal Perception for HRI, Artificial Intelligence, Control and Systems Engineering, Mechanical Engineering, Biomedical Engineering, Software Architecture for Robotic and Automation, [INFO]Computer Science [cs], Computer Vision and Pattern Recognition, Computer Science Applications
Abstract: International audience; For a robot to interact with humans in a given environment, a key need is to understand its environment in terms of the objects composing it, the other agents acting in it, and the relations between all of them. This capability is often called the geometrical situation assessment and is mainly related to spatial reasoning in time. In this paper, we present Overworld, a novel lightweight and open-source framework, merging the key features of a decade of research in the domain. It permanently maintains a geometric state of the world from the point of view of the robot by aggregating perceptual information from several sources and reasoning on them to create a coherent world. Furthermore, Overworld implements perspective-taking by emulating the humans' ability to perceive to estimate the state of the world from their perspective. Finally, thanks to a strong link with an ontology framework, it ensures knowledge coherence in the whole robotic architecture. This work is part of a broader effort to develop a complete, stable, and shareable decisional robotic architecture for Human-Robot Interaction.
Published: 2023
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13. Dynamics, Control, and Estimation for Aerial Robots Tethered by Cables or Bars

Author: Antonio Franchi, Marco Tognon, Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Équipe Robotique et InteractionS ( LAAS-RIS ), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes [Toulouse] ( LAAS ), Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ) -Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse ( INSA Toulouse ), Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ) -Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse ( INSA Toulouse ), Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées
Subjects: FOS: Computer and information sciences, 0209 industrial biotechnology, Computer science, Systems and Control (eess.SY), 02 engineering and technology, Accelerometer, law.invention, Vehicle dynamics, Computer Science::Robotics, Computer Science - Robotics, 020901 industrial engineering & automation, 0203 mechanical engineering, Robustness (computer science), Control theory, law, FOS: Electrical engineering, electronic engineering, information engineering, [INFO.INFO-SY]Computer Science [cs]/Systems and Control [cs.SY], [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], Observability, Electrical and Electronic Engineering, 020301 aerospace & aeronautics, [ INFO.INFO-RB ] Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], Gyroscope, Computer Science Applications, Robot control, Controllability, Nonlinear system, Control and Systems Engineering, [ INFO.INFO-SY ] Computer Science [cs]/Systems and Control [cs.SY], Computer Science - Systems and Control, Robotics (cs.RO)
Abstract: Accepted for IEEE Transaction on Robotics; International audience; We consider the problem of controlling an aerial robot connected to the ground by a passive cable or a passive rigid link. We provide a thorough characterization of this nonlinear dynamical robotic system in terms of fundamental properties such as differential flatness, controllability, and observability. We prove that the robotic system is differentially flat with respect to two output pairs: elevation of the link and attitude of the vehicle; elevation of the link and longitudinal link force (e.g., cable tension, or bar compression). We show the design of an almost globally convergent nonlinear observer of the full state that resorts only to an onboard accelerometer and a gyroscope. We also design two almost globally convergent nonlinear controllers to track any sufficiently smooth time-varying trajectory of the two output pairs. Finally we numerically test the robustness of the proposed method in several far-from-nominal conditions: nonlinear cross-coupling effects, parameter deviations, measurements noise and non ideal actuators.
Published: 2017

14. The LOFT mission concept: a status update

Author: Feroci, M, Bozzo, E, Brandt, S, Hernanz, M, Van Der Klis, M, Liu, L, Orleanski, P, Pohl, M, Santangelo, A, Schanne, S, Stella, L, Takahashi, T, Tamura, H, Watts, A, Wilms, J, Zane, S, Zhang, S, Bhattacharyya, S, Agudo, I, Ahangarianabhari, M, Albertus, C, Alford, M, Alpar, A, Altamirano, D, Alvarez, L, Amati, L, Amoros, C, Andersson, N, Antonelli, A, Argan, A, Artigue, R, Artigues, B, Atteia, J, Azzarello, P, Bakala, P, Ballantyne, Dr, Baldazzi, G, Baldo, M, Balman, S, Barbera, M, Van Baren, C, Barret, D, Baykal, A, Begelman, M, Behar, E, Behar, O, Belloni, T, Bellutti, P, Bernardini, F, Bertuccio, G, Bianchi, S, Bianchini, A, Binko, P, Blay, P, Bocchino, F, Bode, M, Bodin, P, Bombaci, I, Bonnet Bidaud, J, Borghi, G, Boutloukos, S, Bouyjou, F, Bradley, L, Braga, J, Briggs, Ms, Brown, E, Buballa, M, Bucciantini, N, Burderi, L, Burgay, M, Bursa, M, Budtz-Jorgensen, C, Cackett, E, Cadoux, Fr, Cais, P, Caliandro, Ga, Campana, R, Campana, S, Cao, X, Capitanio, F, Casares, J, Casella, P, Castro-Tirado, Aj, Cavazzuti, E, Cavechi, Y, Celestin, S, Cerda-Duran, P, Chakrabarty, D, Chamel, N, Chateau, F, Chen, C, Chen, Y, Chenevez, J, Chernyakova, M, Coker, J, Cole, R, Collura, A, Coriat, M, Cornelisse, R, Costamante, L, Cros, A, Cui, W, Cumming, A, Cusumano, G, Czerny, B, D'Ai, A, D'Ammando, F, D'Elia, V, Dai, Z, Del Monte, E, De Luca, A, De Martino, D, Dercksen, Jpc, De Pasquale, M, De Rosa, A, Del Santo, M, Di Cosimo, S, Degenaar, N, Den Herder, Jw, Diebold, S, Di Salvo, T, Dong, Y, Donnarumma, I, Doroshenko, V, Doyle, G, Drake, Sa, Durant, M, Emmanoulopoulos, D, Enoto, T, Erkut, Mh, Esposito, P, Evangelista, Y, Fabian, A, Falanga, M, Favre, Y, Feldman, C, Fender, R, Feng, H, Ferrari, V, Ferrigno, C, Ficorella, F, Finger, M, Finger, Mh, Fraser, Gw, Frericks, M, Fullekrug, M, Fuschino, F, Gabler, M, Galloway, Dk, Galvez Sanchez, Jl, Gandhi, P, Gao, Z, Garcia-Berro, E, Gendre, B, Gevin, O, Gezari, S, Giles, Ab, Gilfanov, M, Giommi, P, Giovannini, G, Giroletti, M, Gogus, E, Goldwurm, A, Goluchova, K, Gotz, D, Gou, L, Gouiffes, C, Grandi, P, Grassi, M, Greiner, J, Grinberg, V, Groot, P, Gschwender, M, Gualtieri, L, Guedel, M, Guidorzi, C, Guy, L, Haas, D, Haensel, P, Hailey, M, Hamuguchi, K, Hansen, F, Hartmann, Dh, Haswell, Ca, Hebeler, K, Heger, A, Hempel, M, Hermsen, W, Homan, J, Hornstrup, A, Hudec, R, Huovelin, J, Huppenkothen, D, Inam, Sc, Ingram, A, In'Tzand, Jjm, Israel, G, Iwasawa, K, Izzo, L, Jacobs, Hm, Jetter, F, Johannsen, T, Jenke, Pa, Jonker, P, Jose, J, Kaaret, P, Kalamkar, M, Kalemci, E, Kanbach, G, Karas, V, Karelin, D, Kataria, D, Keek, L, Kennedy, T, Klochkov, D, Kluzniak, W, Koerding, E, Kokkotas, K, Komossa, S, Korpela, S, Kouveliotou, C, Kowalski, Af, Kreykenbohm, I, Kuiper, Lm, Kunneriath, D, Kurkela, A, Kuvvetli, I, La Franca, F, Labanti, C, Lai, D, Lamb, Fk, Lachaud, C, Laubert, Pp, Lebrun, F, Li, X, Liang, E, Limousin, O, Lin, D, Linares, M, Linder, D, Lodato, G, Longo, F, Lu, F, Lund, N, Maccarone, Tj, Macera, D, Maestre, S, Mahmoodifar, S, Maier, D, Malcovati, P, Malzac, J, Malone, C, Mandel, I, Mangano, V, Manousakis, A, Marelli, M, Margueron, J, Marisaldi, M, Markoff, Sb, Markowitz, A, Marinucci, A, Martindale, A, Martinez, G, Mchardy, Im, Medina-Tanco, G, Mehdipour, M, Melatos, A, Mendez, M, Mereghetti, S, Migliari, S, Mignani, R, Michalska, M, Mihara, T, Miller, Mc, Miller, Jm, Mineo, T, Miniutti, G, Morsink, S, Motch, C, Motta, S, Mouchet, M, Mouret, G, Mulacova, J, Muleri, F, Munoz-Darias, T, Negueruela, I, Neilsen, J, Neubert, T, Norton, Aj, Nowak, M, Nucita, A, O'Brien, P, Oertel, M, Olsen, Peh, Orienti, M, Orio, M, Orlandini, M, Osborne, Jp, Osten, R, Ozel, F, Pacciani, L, Paerels, F, Paltani, S, Paolillo, M, Papadakis, I, Papitto, A, Paragi, Z, Paredes, Jm, Patruno, A, Paul, B, Pederiva, F, Perinati, E, Pellizzoni, A, Penacchioni, Av, Peretz, U, Perez, Ma, Perez-Torres, M, Peterson, Bm, Petracek, V, Picciotto, A, Piemonte, C, Pittori, C, Pons, J, Portell, J, Possenti, A, Postnov, K, Poutanen, J, Prakash, M, Prandoni, I, Le Provost, H, Psaltis, D, Pye, J, Qu, J, Rambaud, D, Ramon, P, Ramsay, G, Rapisarda, M, Rachevski, A, Rashevskaya, I, Ray, Ps, Rea, N, Reddy, S, Reig, P, Reina Aranda, M, Remillard, R, Reynolds, C, Rezzolla, L, Ribo, M, De La Rie, R, Riggio, A, Rios, A, Rischke, Dh, Rodriguez-Gil, P, Rodriguez, J, Rohlfs, R, Romano, P, Rossi, Emr, Rozanska, A, Rousseau, A, Rudak, B, Russell, Dm, Ryde, F, Sabau-Graziati, L, Sakamoto, T, Sala, G, Salvaterra, R, Salvetti, D, Sanna, A, Sandberg, J, Savolainen, T, Scaringi, S, Schaffner-Bielich, J, Schatz, H, Schee, J, Schmid, C, Serino, M, Shakura, N, Shore, S, Schnittman, Jd, Schneider, R, Schwenk, A, Schwope, Ad, Sedrakian, A, Seyler, J, Shearer, A, Slowikowska, A, Sims, M, Smith, A, Smith, Dm, Smith, Pj, Sobolewska, M, Sochora, V, Soffitta, P, Soleri, P, Song, L, Spencer, A, Stamerra, A, Stappers, B, Staubert, R, Steiner, Aw, Stergioulas, N, Stevens, Al, Stratta, G, Strohmayer, Te, Stuchlik, Z, Suchy, S, Suleimanov, V, Tamburini, F, Tauris, T, Tavecchio, F, Tenzer, C, Thielemann, Fk, Tiengo, A, Tolos, L, Tombesi, F, Tomsick, J, Torok, G, Torrejon, Jm, Torres, Df, Torresi, E, Tramacere, A, Traulsen, I, Trois, A, Turolla, R, Turriziani, S, Typel, S, Uter, P, Uttley, P, Vacchi, A, Varniere, P, Vaughan, S, Vercellone, S, Vietri, M, Vincent, Fh, Vrba, V, Walton, D, Wang, J, Wang, Z, Watanabe, S, Wawrzaszek, R, Webb, N, Weinberg, N, Wende, H, Wheatley, P, Wijers, R, Wijnands, R, Wille, M, Wilson-Hodge, Ca, Winter, B, Walk, Sj, Wood, K, Woosley, Se, Wu, X, Xiao, L, Xu, R, Yu, W, Yuan, F, Yuan, W, Yuan, Y, Zampa, G, Zampa, N, Zampieri, L, Zdunik, L, Zdziarski, A, Zech, A, Zhang, B, Zhang, C, Zingale, M, Zorzi, N, Zwart, F, High Energy Astrophys. & Astropart. Phys (API, FNWI), ISDC Data Centre for Astrophysics, Université de Genève = University of Geneva (UNIGE), Icahn School of Medicine at Mount Sinai [New York] (MSSM), Rutgers, The State University of New Jersey [New Brunswick] (RU), Rutgers University System (Rutgers), Institut für Astronomie und Astrophysik [Tübingen] (IAAT), Eberhard Karls Universität Tübingen = Eberhard Karls University of Tuebingen, Astrophysique Interprétation Modélisation (AIM (UMR7158 / UMR_E_9005 / UM_112)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Dipartimento di Scienze e Tecnologie Chimiche, Università degli Studi di Roma Tor Vergata [Roma], Graduate School of the Natural Science and Technology [Kanazawa], Kanazawa University (KU), Astronomical Institute Anton Pannekoek (AI PANNEKOEK), University of Amsterdam [Amsterdam] (UvA), Centre Interdisciplinaire de Nanoscience de Marseille (CINaM), Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Tampere University of Technology [Tampere] (TUT), University of Maryland [College Park], University of Maryland System, Department of Biological Sciences [Mississippi], University of Southern Mississippi (USM), School of Physics and Astronomy [Southampton], University of Southampton, Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica - Milano (IASF-MI), Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), Università di Roma La Sapienza, Università di Roma Tor Vergata, Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali - INAF (IAPS), Laboratoire d'Astrophysique de l'Observatoire Midi-Pyrénées (LATT), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP), Swedish Institute of Space Physics [Uppsala] (IRF), INAF - Osservatorio Astronomico di Brera (OAB), Department of Computer Sciences [Scheffield], University of Sheffield [Sheffield], Colgate University, Bibliothèque nationale de France (BnF), Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica cosmica - Palermo (IASF-Pa), ARC Centre of Excellence for Environmental Decisions (ARC CEED), The University of Western Australia (UWA)-Australian National University (ANU)-University of Queensland [Brisbane]-Royal Melbourne Institute of Technology University (RMIT University)-School of BioSciences [Melbourne], Faculty of Science [Melbourne], University of Melbourne-University of Melbourne-Faculty of Science [Melbourne], University of Melbourne-University of Melbourne, ARC Centre of Excellence for Coral Reef Studies (CoralCoE), James Cook University (JCU), Lund University [Lund], Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers (IRFU), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Anthropologie Moléculaire et Imagerie de Synthèse (AMIS), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de synthèse organique (DCSO), École polytechnique (X)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), University of Alabama at Birmingham [ Birmingham] (UAB), INAF - Osservatorio Astronomico di Cagliari (OAC), ELECTRONIQUE 2016, Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux [Pessac] (LAB), Université de Bordeaux (UB)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Bordeaux (UB)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Physique Théorique et Modèles Statistiques (LPTMS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), School of Geosciences, Monash University [Clayton], Laboratoire de Physique et Chimie de l'Environnement et de l'Espace (LPC2E), Observatoire des Sciences de l'Univers en région Centre (OSUC), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES), Université libre de Bruxelles (ULB), National Oceanography Centre [Southampton] (NOC), Dublin Institute for Advanced Studies (DIAS), Dublin City University [Dublin] (DCU), Mullard Space Science Laboratory (MSSL), University College of London [London] (UCL), Institut Parisien de Chimie Moléculaire (IPCM), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Chinese Academy of Sciences [Beijing] (CAS), Laboratoire Univers et Théories (LUTH (UMR_8102)), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), China Information Technology Security Evaluation Center (CNITSEC), Department of Applied Mathematics and Computer Science [Lyngby] (DTU Compute), Danmarks Tekniske Universitet = Technical University of Denmark (DTU), PCAS, Anton Pannekoek Institute for Astronomy, Institute of Astronomy [Cambridge], University of Cambridge [UK] (CAM), International Space Science Institute [Bern] (ISSI), Université Grenoble Alpes - UFR Médecine (UGA UFRM), Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), CALVIN research group [Edinburgh], Institute of Perception, Action and Behaviour (IPAB), University of Edinburgh-University of Edinburgh, Department of Electronics and Electrical Engineering [Bath], University of Bath [Bath], United States Geological Survey [Reston] (USGS), Sr. PLM Consultant, AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Dept Ind Engn & Informat Techonolgy, Università degli studi di Trieste = University of Trieste, Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik (MPE), MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, Massachusetts Institute of Technology (MIT), Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université de La Réunion (UR)-Institut de Physique du Globe de Paris (IPG Paris)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Matériaux, ingénierie et science [Villeurbanne] (MATEIS), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Wisconsin Regional Primate Research Center, University of Wisconsin-Madison, SRON Netherlands Institute for Space Research (SRON), Opole University of Technology, University of Technology (Opole), Università degli Studi di Roma 'La Sapienza' = Sapienza University [Rome] (UNIROMA), Department of Astrophysics [Nijmegen], Institute for Mathematics, Astrophysics and Particle Physics (IMAPP), Radboud University [Nijmegen]-Radboud University [Nijmegen], Radboud University [Nijmegen], NASA Goddard Space Flight Center (GSFC), Dept Fis Aplicada, Universidad de Granada = University of Granada (UGR), Victoria University [Melbourne], The Hong Kong Polytechnic University [Hong Kong] (POLYU), Chinese Academy of Sciences [Changchun Branch] (CAS), Department of Physics, Chemistry and Biology [Linköping] (IFM), Linköping University (LIU), Institut de Chimie des Substances Naturelles (ICSN), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Physique Nucléaire de Lyon (IPNL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Erlangen Centre for Astroparticle Physics (ECAP), Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Centre de recherche en Biologie cellulaire de Montpellier (CRBM), Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institute of Astronomy, University of Zielona Góra, Department of Electronics and Computer Systems, Takushoku University, Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia (INPA), Università degli studi di Catania = University of Catania (Unict), Centre d'Ecologie et des Sciences de la COnservation (CESCO), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Ecologie Alpine (LECA ), Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Laboratoire de Physico-Chimie de l'Atmosphère (LPCA), Université du Littoral Côte d'Opale (ULCO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), HEPL, Solar Physics, Stanford University, Institut des Sciences Moléculaires de Marseille (ISM2), Aix Marseille Université (AMU)-École Centrale de Marseille (ECM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Space Telescope Science Institute (STSci), Dipartimento di Scienze Fisiche [Naples], University of Naples Federico II = Università degli studi di Napoli Federico II, Columbia University [New York], Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive - UMR 5558 (LBBE), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Department of Anthropology [University of Arkansas], University of Arkansas [Fayetteville], Hu county ventre for disease control and prevention of Shaanxi province, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Trieste (INFN, Sezione di Trieste), Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Institut Jean le Rond d'Alembert (DALEMBERT), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Ciencies de l'Espai [Barcelona] (ICE-CSIC), Consejo Superior de Investigaciones Científicas [Madrid] (CSIC), University of Reading (UOR), Departamento de Matemática Aplicada, Universidade de Santiago de Compostela [Spain] (USC ), Osservatorio Astrofisico di Catania, Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Centro Euro-Mediterraneo per i Cambiamenti Climatici [Bologna] (CMCC), Institut für Theoretische Physik, Universität Heidelberg [Heidelberg] = Heidelberg University, Augsburg Hospital, Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP), Daimler Chrysler AG (Daimler), Centre d'Etudes Nucléaires de Bordeaux Gradignan (CENBG), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Montserrat Volcano Observatory (MVO), Institut Armand Frappier (INRS-IAF), Institut National de la Recherche Scientifique [Québec] (INRS)-Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP), Jodrell Bank Centre for Astrophysics, University of Manchester [Manchester], FICLIT, Alma Mater Studiorum Università di Bologna [Bologna] (UNIBO), Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIFR), Argelander-Institut für Astronomie (AlfA), Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Space Sciences Laboratory [Berkeley] (SSL), University of California [Berkeley] (UC Berkeley), University of California (UC)-University of California (UC), Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU), Dipartimento di Fisica e Astronomia 'Galileo Galilei', Università degli Studi di Padova = University of Padua (Unipd), APC - Gravitation (APC-Gravitation), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik ( Albert-Einstein-Institut ) (AEI), Max-Planck-Gesellschaft-Max-Planck-Gesellschaft, Cahill Center for Astronomy and Astrophysics, California Institute of Technology (CALTECH), Xinjiang Astronomical Observatory, Mitsubishi Electric Research Laboratories (MERL), Mitsubishi Research Institute, Inc., School of Urban and Regional Planning, University of Southern California (USC), National University of Defense Technology [China], Princeton University, Department of Microtechnology and Nanoscience (MC2), Chalmers University of Technology [Gothenburg, Sweden], Feroci, M., Bozzo, E., Brandt, S., Hernanz, M., van der Klis, M., Liu, L., Orleanski, P., Pohl, M., Santangelo, A., Schanne, S., Stella, L., Takahashi, T., Tamura, H., Watts, A., Wilms, J., Zane, S., Zhang, S., Bhattacharyya, S., Agudo, I., Ahangarianabhari, M., Albertus, C., Alford, M., Alpar, A., Altamirano, D., Alvarez, L., Amati, L., Amoros, C., Andersson, N., Antonelli, A., Argan, A., Artigue, R., Artigues, B., Atteia, J., Azzarello, P., Bakala, P., Ballantyne, D., Baldazzi, G., Baldo, M., Balman, S., Barbera, M., van Baren, C., Barret, D., Baykal, A., Begelman, M., Behar, E., Behar, O., Belloni, T., Bernardini, F., Bertuccio, G., Bianchi, S., Bianchini, A., Binko, P., Blay, P., Bocchino, F., Bode, M., Bodin, P., Bombaci, I., Bonnet Bidaud, J., Boutloukos, S., Bouyjou, F., Bradley, L., Braga, J., Briggs, M., Brown, E., Buballa, M., Bucciantini, N., Burderi, L., Burgay, M., Bursa, M., Budtz Jørgensen, C., Cackett, E., Cadoux, F., Cais, P., Caliandro, G., Campana, R., Campana, S., Cao, X., Capitanio, F., Casares, J., Casella, P., Castro Tirado, A., Cavazzuti, E., Cavechi, Y., Celestin, S., Cerda Duran, P., Chakrabarty, D., Chamel, N., Château, F., Chen, C., Chen, Y., Chenevez, J., Chernyakova, M., Coker, J., Cole, R., Collura, A., Coriat, M., Cornelisse, R., Costamante, L., Cros, A., Cui, W., Cumming, A., Cusumano, G., Czerny, B., D'Aì, A., D'Ammando, F., D'Elia, V., Dai, Z., Del Monte, E., De Luca, A., De Martino, D., Dercksen, J., De Pasquale, M., De Rosa, A., Del Santo, M., Di Cosimo, S., Degenaar, N., den Herder, J., Diebold, S., DI SALVO, T., Dong, Y., Donnarumma, I., Doroshenko, V., Doyle, G., Drake, S., Durant, M., Emmanoulopoulos, D., Enoto, T., Erkut, M., Esposito, P., Evangelista, Y., Fabian, A., Falanga, M., Favre, Y., Feldman, C., Fender, R., Feng, H., Ferrari, V., Ferrigno, C., Finger, M., Fraser, G., Frericks, M., Fullekrug, M., Fuschino, F., Gabler, M., Galloway, D., Gálvez Sanchez, J., Gandhi, P., Gao, Z., Garcia Berro, E., Gendre, B., Gevin, O., Gezari, S., Giles, A., Gilfanov, M., Giommi, P., Giovannini, G., Giroletti, M., Gogus, E., Goldwurm, A., Goluchová, K., Götz, D., Gou, L., Gouiffes, C., Grandi, P., Grassi, M., Greiner, J., Grinberg, V., Groot, P., Gschwender, M., Gualtieri, L., Guedel, M., Guidorzi, C., Guy, L., Haas, D., Haensel, P., Hailey, M., Hamuguchi, K., Hansen, F., Hartmann, D., Haswell, C., Hebeler, K., Heger, A., Hempel, M., Hermsen, W., Homan, J., Hornstrup, A., Hudec, R., Huovelin, J., Huppenkothen, D., Inam, S., Ingram, A., In't Zand, J., Israel, G., Iwasawa, K., Izzo, L., Jacobs, H., Jetter, F., Johannsen, T., Jenke, P., Jonker, P., Josè, J., Kaaret, P., Kalamkar, K., Kalemci, E., Kanbach, G., Karas, V., Karelin, D., Kataria, D., Keek, L., Kennedy, T., Klochkov, D., Kluzniak, W., Koerding, E., Kokkotas, K., Komossa, S., Korpela, S., Kouveliotou, C., Kowalski, A., Kreykenbohm, I., Kuiper, L., Kunneriath, D., Kurkela, A., Kuvvetli, I., La Franca, F., Labanti, C., Lai, D., Lamb, F., Lachaud, C., Laubert, P., Lebrun, F., Li, X., Liang, E., Limousin, O., Lin, D., Linares, M., Linder, D., Lodato, G., Longo, F., Lu, F., Lund, N., Maccarone, T., Macera, D., Maestre, S., Mahmoodifar, S., Maier, D., Malcovati, P., Malzac, J., Malone, C., Mandel, I., Mangano, V., Manousakis, A., Marelli, M., Margueron, J., Marisaldi, M., Markoff, S., Markowitz, A., Marinucci, A., Martindale, A., Martínez, G., Mchardy, I., Medina Tanco, G., Mehdipour, M., Melatos, A., Mendez, M., Mereghetti, S., Migliari, S., Mignani, R., Michalska, M., Mihara, T., Miller, M., Miller, J., Mineo, T., Miniutti, G., Morsink, S., Motch, C., Motta, S., Mouchet, M., Mouret, G., Mulačová, J., Muleri, F., Muñoz Darias, T., Negueruela, I., Neilsen, J., Neubert, T., Norton, A., Nowak, M., Nucita, A., O'Brien, P., Oertel, M., Olsen, P., Orienti, M., Orio, M., Orlandini, M., Osborne, J., Osten, R., Ozel, F., Pacciani, L., Paerels, F., Paltani, S., Paolillo, M., Papadakis, I., Papitto, A., Paragi, Z., Paredes, J., Patruno, A., Paul, B., Pederiva, F., Perinati, E., Pellizzoni, A., Penacchioni, A., Peretz, U., Perez, M., Perez Torres, M., Peterson, B., Petracek, V., Pittori, C., Pons, J., Portell, J., Possenti, A., Postnov, K., Poutanen, J., Prakash, M., Prandoni, I., Le Provost, H., Psaltis, D., Pye, J., Qu, J., Rambaud, D., Ramon, P., Ramsay, G., Rapisarda, M., Rashevski, A., Rashevskaya, I., Ray, P., Rea, N., Reddy, S., Reig, P., Reina Aranda, M., Remillard, R., Reynolds, C., Rezzolla, L., Ribo, M., de la Rie, R., Riggio, A., Rios, A., Rischke, D., Rodríguez Gil, P., Rodriguez, J., Rohlfs, R., Romano, P., Rossi, E., Rozanska, A., Rousseau, A., Rudak, B., Russell, D., Ryde, F., Sabau Graziati, L., Sakamoto, T., Sala, G., Salvaterra, R., Salvetti, D., Sanna, A., Sandberg, J., Savolainen, T., Scaringi, S., Schaffner Bielich, J., Schatz, H., Schee, J., Schmid, C., Serino, M., Shakura, N., Shore, S., Schnittman, J., Schneider, R., Schwenk, A., Schwope, A., Sedrakian, A., Seyler, J., Shearer, A., Slowikowska, A., Sims, M., Smith, A., Smith, D., Smith, P., Sobolewska, M., Sochora, V., Soffitta, P., Soleri, P., Song, L., Spencer, A., Stamerra, A., Stappers, B., Staubert, R., Steiner, A., Stergioulas, N., Stevens, A., Stratta, G., Strohmayer, T., Stuchlik, Z., Suchy, S., Suleimanov, V., Tamburini, F., Tauris, T., Tavecchio, F., Tenzer, C., Thielemann, F., Tiengo, A., Tolos, L., Tombesi, F., Tomsick, J., Torok, G., Torrejon, J., Torres, D., Torresi, E., Tramacere, A., Traulsen, I., Trois, A., Turolla, R., Turriziani, S., Typel, S., Uter, P., Uttley, P., Vacchi, A., Varniere, P., Vaughan, S., Vercellone, S., Vietri, M., Vincent, F., Vrba, V., Walton, D., Wang, J., Wang, Z., Watanabe, S., Wawrzaszek, R., Webb, N., Weinberg, N., Wende, H., Wheatley, P., Wijers, R., Wijnands, R., Wille, M., Wilson Hodge, C., Winter, B., Walk, S., Wood, K., Woosley, S., Wu, X., Xu, R., Yu, W., Yuan, F., Yuan, W., Yuan, Y., Zampa, G., Zampa, N., Zampieri, L., Zdunik, L., Zdziarski, A., Zech, A., Zhang, B., Zhang, C., Zingale, M., Zwart, F., University of Geneva [Switzerland], Eberhard Karls Universität Tübingen, Astrophysique Interprétation Modélisation (AIM (UMR_7158 / UMR_E_9005 / UM_112)), Graduate School of the Natural Science and Technology, Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), School of BioSciences [Melbourne], University of Melbourne-University of Melbourne-Royal Melbourne Institute of Technology University (RMIT University)-University of Queensland [Brisbane]-Australian National University (ANU)-The University of Western Australia (UWA), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École polytechnique (X), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Orléans (UO)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Orléans (UO)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES), Université Libre de Bruxelles [Bruxelles] (ULB), Dublin City University, Dublin 9, Ireland, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC), PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), China Information Technology Security Evaluation Center, Technical University of Denmark [Lyngby] (DTU), Université Grenoble Alpes (UGA), Astrophysique Relativiste Théories Expériences Métrologie Instrumentation Signaux (ARTEMIS), Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS), Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de la Côte d'Azur, Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), University of Trieste, Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-IPG PARIS-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université de La Réunion (UR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Università degli Studi di Roma 'La Sapienza' [Rome], Radboud university [Nijmegen]-Radboud university [Nijmegen], Radboud university [Nijmegen], Universidad de Granada (UGR), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de recherche en Biologie Cellulaire (CRBM), Université Montpellier 1 (UM1)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Università degli studi di Catania [Catania], Laboratoire d'Ecologie Alpine (LECA), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Université Grenoble Alpes (UGA), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université du Littoral Côte d'Opale, Stanford University [Stanford], Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Marseille (ECM)-Aix Marseille Université (AMU), Università degli studi di Napoli Federico II, IFP Energies nouvelles (IFPEN), National Institute for Nuclear Physics (INFN), Institut Jean Le Rond d'Alembert (DALEMBERT), Consejo Superior de Investigaciones Científicas [Spain] (CSIC), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Ingénierie des Matériaux Polymères (IMP), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centro Euro-Mediterraneo per i Cambiamenti Climatici (CMCC), Universität Heidelberg [Heidelberg], Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Institut National de la Recherche Scientifique [Québec] (INRS), Università di Bologna [Bologna] (UNIBO), University of California [Berkeley], University of California-University of California, Universita degli Studi di Padova, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik ( Albert-Einstein-Institut ) (AEI), Chalmers University of Technology [Göteborg], Astronomy, Jan-Willem A. den Herder, Shouleh Nikzad, Kazuhiro Nakazawa, Van Der Klis, M., Liu, L. -P., Zhang, S. -N., Atteia, J. -L., Ballantyne, D. R., Van Baren, C., Bellutti, P., Bonnet Bidaud, J. -M., Borghi, G., Briggs, M. S., Budtz-Jorgensen, C., Cadoux, F. R., Caliandro, G. A., Castro-Tirado, A. J., Cerda-Duran, P., Chateau, F., D'Ai, A., Dercksen, J. P. C., Den Herder, J. W., Di Salvo, T., Drake, S. A., Erkut, M. H., Ficorella, F., Finger, M. H., Fraser, G. W., Galloway, D. K., Galvez Sanchez, J. L., Garcia-Berro, E., Giles, A. B., Goluchova, K., Gotz, D., Hartmann, D. H., Haswell, C. A., Inam, S. C., In'Tzand, J. J. M., Jacobs, H. M., Jenke, P. A., Jose, J., Kalamkar, M., Kowalski, A. F., Kuiper, L. M., Lamb, F. K., Laubert, P. P., Maccarone, T. J., Markoff, S. B., Martinez, G., Mchardy, I. M., Medina-Tanco, G., Miller, M. C., Miller, J. M., Mulacova, J., Munoz-Darias, T., Norton, A. J., Olsen, P. E. H., Osborne, J. P., Paredes, J. M., Penacchioni, A. V., Perez, M. A., Perez-Torres, M., Peterson, B. M., Picciotto, A., Piemonte, C., Rachevski, A., Ray, P. S., De La Rie, R., Rischke, D. H., Rodriguez-Gil, P., Rossi, E. M. R., Russell, D. M., Sabau-Graziati, L., Schaffner-Bielich, J., Schnittman, J. D., Schwope, A. D., Seyler, J. -Y., Smith, D. M., Smith, P. J., Steiner, A. W., Stevens, A. L., Strohmayer, T. E., Thielemann, F. K., Torrejon, J. M., Torres, D. F., Vincent, F. H., Wilson-Hodge, C. A., Walk, S. J., Woosley, S. E., Xiao, L., Zorzi, N., Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Aix Marseille Université (AMU), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Università degli Studi di Roma 'La Sapienza' = Sapienza University [Rome], Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Université Montpellier 1 (UM1), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN), Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Marseille (ECM)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik ( Albert-Einstein-Institut ) (AEI), Department of Psychiatry (Icahn School of Medicine at Mount Sinai) ( ISMMS ), Rutgers, The State University of New Jersey [New Brunswick] ( RUTGERS ), Institut fur Astronomie und Astrophysik, Astrophysique Interactions Multi-échelles ( AIM - UMR 7158 - UMR E 9005 ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Institut national des sciences de l'Univers ( INSU - CNRS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Paris Diderot - Paris 7 ( UPD7 ), Kanazawa University ( KU ), Department of Earth Sciences, University of Oxford [Oxford], Centre Interdisciplinaire de Nanoscience de Marseille ( CINaM ), Aix Marseille Université ( AMU ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Tampere University of Technology [Tampere] ( TUT ), University of Southern Mississippi ( USM ), University of Southampton [Southampton], Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica - Milano ( IASF-MI ), Istituto Nazionale di Astrofisica ( INAF ), Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali ( IAPS ), Laboratoire d'Astrophysique de l'Observatoire Midi-Pyrénées ( LATT ), Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Institut national des sciences de l'Univers ( INSU - CNRS ) -Observatoire Midi-Pyrénées ( OMP ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Institut de recherche en astrophysique et planétologie ( IRAP ), Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Observatoire Midi-Pyrénées ( OMP ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Swedish Institute of Space Physics [Uppsala] ( IRF ), Osservatorio Astronomico di Brera ( INAF ), Bibliothèque nationale de France ( BnF ), Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica cosmica - Palermo ( IASF-Pa ), ARC Centre of Excellence for Environmental Decisions ( ARC CEED ), The University of Western Australia ( UWA ) -Australian National University ( ANU ) -University of Queensland [Brisbane]-RMIT University [Melbourne]-University of Melbourne, ARC Centre of Excellence for Coral Reef Studies ( CoralCoE ), James Cook University ( JCU ), Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers ( IRFU ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay, Anthropologie Moléculaire et Imagerie de Synthèse ( AMIS ), PRES Université de Toulouse-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire de synthèse organique ( DCSO ), École polytechnique ( X ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Department of Pathology, University of Alabama at Birmingham, University of Alabama at Birmingham Comprehensive Cancer Center, Birmingham, Alabama, INAF-Osservatorio di Cagliari, Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux [Pessac] ( LAB ), Université de Bordeaux ( UB ) -Institut national des sciences de l'Univers ( INSU - CNRS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université de Bordeaux ( UB ) -Institut national des sciences de l'Univers ( INSU - CNRS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire de Physique Théorique et Modèles Statistiques ( LPTMS ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire de Physique et Chimie de l'Environnement et de l'Espace ( LPC2E ), Institut national des sciences de l'Univers ( INSU - CNRS ) -Université d'Orléans ( UO ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Université Libre de Bruxelles [Bruxelles] ( ULB ), Ocean and Earth Sciences, National Oceanography Centre Southampton, Dublin Institute for advanced studies, 31 Fitzwilliam Place, Dublin 2, Ireland, Mullard Space Science Laboratory ( MSSL ), University College of London [London] ( UCL ), Institut Parisien de Chimie Moléculaire ( IPCM ), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 ( UPMC ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Chinese Academy of Sciences [Beijing] ( CAS ), Laboratoire Univers et Théories ( LUTH ), Institut national des sciences de l'Univers ( INSU - CNRS ) -Observatoire de Paris-Université Paris Diderot - Paris 7 ( UPD7 ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Department of Applied Mathematics and Computer Science [Lyngby] ( DTU Compute ), Technical University of Denmark [Lyngby] ( DTU ), Institut für Astronomie und Astrophysik ( IAAT ), Anton Pannekoek Institute for Astronomy, University of Amsterdam, University of Cambridge [UK] ( CAM ), International Space Science Institute ( ISSI ), Université Grenoble Alpes - UFR Médecine ( UGA UFRM ), Université Grenoble Alpes ( UGA ), Institute of Perception, Action and Behaviour ( IPAB ), United States Geological Survey [Reston] ( USGS ), Astrophysique Relativiste Théories Expériences Métrologie Instrumentation Signaux ( ARTEMIS ), Université Nice Sophia Antipolis ( UNS ), Université Côte d'Azur ( UCA ) -Université Côte d'Azur ( UCA ) -Institut national des sciences de l'Univers ( INSU - CNRS ) -Observatoire de la Côte d'Azur, Université Côte d'Azur ( UCA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), AstroParticule et Cosmologie ( APC - UMR 7164 ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS ( IN2P3 ) -Observatoire de Paris-Université Paris Diderot - Paris 7 ( UPD7 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ), Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik ( MPE ), Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, Massachusetts Institute of Technology ( MIT ), Institut de Physique du Globe de Paris ( IPGP ), Institut national des sciences de l'Univers ( INSU - CNRS ) -IPG PARIS-Université Paris Diderot - Paris 7 ( UPD7 ) -Université de la Réunion ( UR ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Matériaux, ingénierie et science [Villeurbanne] ( MATEIS ), Université Claude Bernard Lyon 1 ( UCBL ), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut National des Sciences Appliquées de Lyon ( INSA Lyon ), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ), University of Wisconsin-Madison [Madison], SRON Netherlands Institute for Space Research ( SRON ), University of Technology ( Opole ), Institute for Mathematics, Astrophysics and Particle Physics ( IMAPP ), Grp Fis Atmosfera, Ctr Andaluz Medio Ambiente CEAMA, Universidad de Granada ( UGR ), The Hong Kong Polytechnic University [Hong Kong] ( POLYU ), Chinese Academy of Sciences [Changchun Branch] ( CAS ), Department of Physics, Chemistry and Biology, Linköping University ( LIU ), Institut de Chimie des Substances Naturelles ( ICSN ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Institut de Physique Nucléaire de Lyon ( IPNL ), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS ( IN2P3 ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Astronomical Institute Anton Pannekoek ( AI PANNEKOEK ), University of Amsterdam [Amsterdam] ( UvA ), Erlangen Centre for Astroparticle Physics ( ECAP ), Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg ( FAU ), Centre de recherches de biochimie macromoléculaire ( CRBM ), Université Montpellier 1 ( UM1 ) -Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques ( UM2 ) -Université de Montpellier ( UM ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia ( INPA ), Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia, Centre d'Ecologie et des Sciences de la COnservation ( CESCO ), Muséum National d'Histoire Naturelle ( MNHN ) -Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 ( UPMC ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire d'Ecologie Alpine ( LECA ), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 ( UJF ) -Université Savoie Mont Blanc ( USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry] ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire de Physico-Chimie de l'Atmosphère ( LPCA ), Université du Littoral Côte d'Opale-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Institut des Sciences Moléculaires de Marseille ( ISM2 ), Aix Marseille Université ( AMU ) -Ecole Centrale de Marseille ( ECM ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Space Telescope Science Institute ( STSci ), IFP Energies nouvelles ( IFPEN ), Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive ( LBBE ), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), University of Arkansas, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Trieste ( INFN, Sezione di Trieste ), National Institute for Nuclear Physics ( INFN ), Institut Jean Le Rond d'Alembert ( DALEMBERT ), Institut de Ciencies de l'Espai [Barcelona] ( ICE-CSIC ), Consejo Superior de Investigaciones Científicas [Spain] ( CSIC ), University of Reading ( UOR ), Universidade de Santiago de Compostela, Équipe Robotique et InteractionS ( LAAS-RIS ), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes [Toulouse] ( LAAS ), Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ) -Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse ( INSA Toulouse ), Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ) -Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse ( INSA Toulouse ), Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Ingénierie des Matériaux Polymères - Site INSA Lyon ( IMP ), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon ( INSA Lyon ), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Université Jean Monnet [Saint-Étienne] ( UJM ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam ( AIP ), Daimler Chrysler AG ( Daimler ), Centre d'Etudes Nucléaires de Bordeaux Gradignan ( CENBG ), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS ( IN2P3 ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Montserrat Volcano Observatory ( MVO ), Institut Armand Frappier ( INRS-IAF ), Institut National de la Recherche Scientifique [Québec] ( INRS ) -Réseau International des Instituts Pasteur ( RIIP ) -Institut Armand Frappier, Università di Bologna [Bologna] ( UNIBO ), Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Argelander Institut für Astronomie, Bonn Universität [Bonn], Space Sciences Laboratory [Berkeley] ( SSL ), Christian-Albrechts-Universität zu Kiel ( CAU ), Universita degli Studi di Padova = University of Padua = Université de Padoue, APC - Gravitation ( APC-Gravitation ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS ( IN2P3 ) -Observatoire de Paris-Université Paris Diderot - Paris 7 ( UPD7 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS ( IN2P3 ) -Observatoire de Paris-Université Paris Diderot - Paris 7 ( UPD7 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut), Max-Planck-Institut-Max-Planck-Institut, California Institute of Technology ( CALTECH ), Mitsubishi Electric Research Laboratories ( MERL ), Mitsubishi Electric Research Laboratories, Institute for Astronomy, University of Amsterdam, The Netherland, University of Southern California ( USC ), National University of Defense Technology [Changsha], Department of Microtechnology and Nanoscience ( MC2 ), Université Chalmers, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES), Université Nice Sophia Antipolis (UNS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay, Aix Marseille Université (AMU)-École Centrale de Marseille (ECM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Den Herder, Jan-Willem A., Bautz, M., den Herder, Jan-Willem A., Takahashi, Tadayuki, Bautz, Marshall, Jan-Willem A. den Herder, Tadayuki Takahashi, Marshall Bautz, Liu, L. P., Zhang, S. N., Atteia, J. L., Bonnet Bidaud, J. M., Castro Tirado, A. J., D'Aı, A., den Herder, J. W., Gálvez Sanchez, J. L., In't Zand, J. J. M., Nucita, Achille, Seyler, J. Y., Wilson Hodge, C. A., Baldazzi, Giuseppe, Fuschino, Fabio, Bianchi, Stefano, Casella, Piergiorgio, DE ROSA, Alessandra, Giovannini, Gabriele, LA FRANCA, Fabio, Marinucci, Andrea, Paredes, M. J., Schneider, Raffaella, Vietri, Mario, Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de La Réunion (UR)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-IPG PARIS-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS), PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik ( Albert-Einstein-Institut ) (AEI), M., Feroci, E., Bozzo, S., Brandt, M., Hernanz, M., van der Kli, L. P., Liu, P., Orleanski, M., Pohl, A., Santangelo, S., Schanne, L., Stella, T., Takahashi, H., Tamura, A., Watt, J., Wilm, S., Zane, S. N., Zhang, S., Bhattacharyya, I., Agudo, M., Ahangarianabhari, C., Albertu, M., Alford, A., Alpar, D., Altamirano, L., Alvarez, L., Amati, C., Amoro, N., Andersson, A., Antonelli, A., Argan, R., Artigue, B., Artigue, J. L., Atteia, P., Azzarello, P., Bakala, D., Ballantyne, G., Baldazzi, M., Baldo, S., Balman, M., Barbera, C., van Baren, D., Barret, A., Baykal, M., Begelman, E., Behar, O., Behar, T., Belloni, F., Bernardini, G., Bertuccio, S., Bianchi, A., Bianchini, P., Binko, P., Blay, F., Bocchino, M., Bode, P., Bodin, I., Bombaci, J. M., Bonnet Bidaud, S., Boutlouko, F., Bouyjou, L., Bradley, J., Braga, M. S., Brigg, E., Brown, M., Buballa, N., Bucciantini, L., Burderi, M., Burgay, M., Bursa, C., Budtz Jørgensen, E., Cackett, F., Cadoux, P., Cai, G. A., Caliandro, R., Campana, S., Campana, X., Cao, F., Capitanio, J., Casare, P., Casella, A. J., Castro Tirado, E., Cavazzuti, Y., Cavechi, S., Celestin, P., Cerda Duran, D., Chakrabarty, N., Chamel, F., Château, C., Chen, Y., Chen, J., Chenevez, M., Chernyakova, J., Coker, R., Cole, A., Collura, M., Coriat, R., Cornelisse, L., Costamante, A., Cro, W., Cui, A., Cumming, G., Cusumano, B., Czerny, A., D'Aì, F., D'Ammando, V., D'Elia, Z., Dai, E., Del Monte, A., De Luca, D., De Martino, J. P. C., Dercksen, M., De Pasquale, A., De Rosa, M., Del Santo, S., Di Cosimo, N., Degenaar, J. W., den Herder, S., Diebold, T., Di Salvo, Y., Dong, I., Donnarumma, V., Doroshenko, G., Doyle, S. A., Drake, M., Durant, D., Emmanoulopoulo, T., Enoto, M. H., Erkut, P., Esposito, Y., Evangelista, A., Fabian, M., Falanga, Y., Favre, C., Feldman, R., Fender, H., Feng, V., Ferrari, C., Ferrigno, M., Finger, M. H., Finger, G. W., Fraser, M., Frerick, M., Fullekrug, F., Fuschino, M., Gabler, D. K., Galloway, J. L., Gálvez Sanchez, P., Gandhi, Z., Gao, E., Garcia Berro, B., Gendre, O., Gevin, S., Gezari, A. B., Gile, M., Gilfanov, P., Giommi, G., Giovannini, M., Giroletti, E., Gogu, A., Goldwurm, K., Goluchová, D., Götz, L., Gou, C., Gouiffe, P., Grandi, M., Grassi, J., Greiner, V., Grinberg, P., Groot, M., Gschwender, L., Gualtieri, M., Guedel, C., Guidorzi, L., Guy, D., Haa, P., Haensel, M., Hailey, K., Hamuguchi, F., Hansen, D. H., Hartmann, C. A., Haswell, K., Hebeler, A., Heger, M., Hempel, W., Hermsen, J., Homan, A., Hornstrup, R., Hudec, J., Huovelin, D., Huppenkothen, S. C., Inam, A., Ingram, J. J. M., In't Zand, G., Israel, K., Iwasawa, L., Izzo, H. M., Jacob, F., Jetter, T., Johannsen, P. A., Jenke, P., Jonker, J., Josè, P., Kaaret, K., Kalamkar, E., Kalemci, G., Kanbach, V., Kara, D., Karelin, D., Kataria, L., Keek, T., Kennedy, D., Klochkov, W., Kluzniak, E., Koerding, K., Kokkota, S., Komossa, S., Korpela, C., Kouveliotou, A. F., Kowalski, I., Kreykenbohm, L. M., Kuiper, D., Kunneriath, A., Kurkela, I., Kuvvetli, F., La Franca, C., Labanti, D., Lai, F. K., Lamb, C., Lachaud, P. P., Laubert, F., Lebrun, X., Li, E., Liang, O., Limousin, D., Lin, M., Linare, D., Linder, G., Lodato, F., Longo, F., Lu, N., Lund, T. J., Maccarone, D., Macera, S., Maestre, S., Mahmoodifar, D., Maier, P., Malcovati, J., Malzac, C., Malone, I., Mandel, V., Mangano, A., Manousaki, M., Marelli, J., Margueron, M., Marisaldi, S. B., Markoff, A., Markowitz, A., Marinucci, A., Martindale, G., Martínez, I. M., Mchardy, G., Medina Tanco, M., Mehdipour, A., Melato, M., Mendez, S., Mereghetti, S., Migliari, R., Mignani, M., Michalska, T., Mihara, M. C., Miller, J. M., Miller, T., Mineo, G., Miniutti, S., Morsink, C., Motch, S., Motta, M., Mouchet, G., Mouret, J., Mulačová, F., Muleri, T., Muñoz Daria, I., Negueruela, J., Neilsen, T., Neubert, A. J., Norton, M., Nowak, A., Nucita, P., O'Brien, M., Oertel, P. E. H., Olsen, M., Orienti, M., Orio, M., Orlandini, J. P., Osborne, R., Osten, F., Ozel, L., Pacciani, F., Paerel, S., Paltani, Paolillo, Maurizio, I., Papadaki, A., Papitto, Z., Paragi, J. M., Parede, A., Patruno, B., Paul, F., Pederiva, E., Perinati, A., Pellizzoni, A. V., Penacchioni, U., Peretz, M. A., Perez, M., Perez Torre, B. M., Peterson, V., Petracek, C., Pittori, J., Pon, J., Portell, A., Possenti, K., Postnov, J., Poutanen, M., Prakash, I., Prandoni, H., Le Provost, D., Psalti, J., Pye, J., Qu, D., Rambaud, P., Ramon, G., Ramsay, M., Rapisarda, A., Rashevski, I., Rashevskaya, P. S., Ray, N., Rea, S., Reddy, P., Reig, M., Reina Aranda, R., Remillard, C., Reynold, L., Rezzolla, M., Ribo, R., de la Rie, A., Riggio, A., Rio, D. H., Rischke, P., Rodríguez Gil, J., Rodriguez, R., Rohlf, P., Romano, E. M. R., Rossi, A., Rozanska, A., Rousseau, B., Rudak, D. M., Russell, F., Ryde, L., Sabau Graziati, T., Sakamoto, G., Sala, R., Salvaterra, D., Salvetti, A., Sanna, J., Sandberg, T., Savolainen, S., Scaringi, J., Schaffner Bielich, H., Schatz, J., Schee, C., Schmid, M., Serino, N., Shakura, S., Shore, J. D., Schnittman, R., Schneider, A., Schwenk, A. D., Schwope, A., Sedrakian, J. Y., Seyler, A., Shearer, A., Slowikowska, M., Sim, A., Smith, D. M., Smith, P. J., Smith, M., Sobolewska, V., Sochora, P., Soffitta, P., Soleri, L., Song, A., Spencer, A., Stamerra, B., Stapper, R., Staubert, A. W., Steiner, N., Stergioula, A. L., Steven, G., Stratta, T. E., Strohmayer, Z., Stuchlik, S., Suchy, V., Suleimanov, F., Tamburini, T., Tauri, F., Tavecchio, C., Tenzer, F. K., Thielemann, A., Tiengo, L., Tolo, F., Tombesi, J., Tomsick, G., Torok, J. M., Torrejon, D. F., Torre, E., Torresi, A., Tramacere, I., Traulsen, A., Troi, R., Turolla, S., Turriziani, S., Typel, P., Uter, P., Uttley, A., Vacchi, P., Varniere, S., Vaughan, S., Vercellone, M., Vietri, F. H., Vincent, V., Vrba, D., Walton, J., Wang, Z., Wang, S., Watanabe, R., Wawrzaszek, N., Webb, N., Weinberg, H., Wende, P., Wheatley, R., Wijer, R., Wijnand, M., Wille, C. A., Wilson Hodge, B., Winter, S. J., Walk, K., Wood, S. E., Woosley, X., Wu, R., Xu, W., Yu, F., Yuan, W., Yuan, Y., Yuan, G., Zampa, N., Zampa, L., Zampieri, L., Zdunik, A., Zdziarski, A., Zech, B., Zhang, C., Zhang, S., Zhang, M., Zingale, and F., Zwart
Subjects: X-ray timing, [ SDU.ASTR.GA ] Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Galactic Astrophysics [astro-ph.GA], Field of view, Astrophysics, 01 natural sciences, law.invention, law, Observatory, timing, 010303 astronomy & astrophysics, QB, Physics, microchannel plates. PROPORTIONAL COUNTER ARRAY, CALIBRATION, X-ray astronomy, Electronic, Optical and Magnetic Material, Applied Mathematics, Astrophysics::Instrumentation and Methods for Astrophysics, Computer Science Applications1707 Computer Vision and Pattern Recognition, X-ray detectors, Condensed Matter Physics, compact objects, X-ray spectroscopy, [SDU.ASTR.GA]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Galactic Astrophysics [astro-ph.GA], spectroscopy, Cosmic Vision, [ INFO ] Computer Science [cs], Silicon detector, Astrophysics::High Energy Astrophysical Phenomena, Condensed Matter Physic, Telescope, X-ray, Silicon detectors, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Electrical and Electronic Engineering, Settore FIS/05 - Astronomia e Astrofisica, 0103 physical sciences, Electronic, [INFO]Computer Science [cs], Optical and Magnetic Materials, Spectral resolution, DETECTOR, ta115, X-ray astronomy, Silicon detectors, timing, spectroscopy, 010308 nuclear & particles physics, X-ray imaging, Applied Mathematic, Neutron star, QB460-466 Astrophysics, Large Observatory For x-ray Timing (LOFT), Large Area Detector (LAD), Wide Field Monitor (WFM), Large Area Silicon Drift Detectors (SDD), Gamma-ray burst
Abstract: The Large Observatory For x-ray Timing (LOFT) is a mission concept which was proposed to ESA as M3 and M4 candidate in the framework of the Cosmic Vision 2015-2025 program. Thanks to the unprecedented combination of effective area and spectral resolution of its main instrument and the uniquely large field of view of its wide field monitor, LOFT will be able to study the behaviour of matter in extreme conditions such as the strong gravitational field in the innermost regions close to black holes and neutron stars and the supra-nuclear densities in the interiors of neutron stars. The science payload is based on a Large Area Detector (LAD, >8m2 effective area, 2-30 keV, 240 eV spectral resolution, 1 degree collimated field of view) and a Wide Field Monitor (WFM, 2-50 keV, 4 steradian field of view, 1 arcmin source location accuracy, 300 eV spectral resolution). The WFM is equipped with an on-board system for bright events (e.g., GRB) localization. The trigger time and position of these events are broadcast to the ground within 30 s from discovery. In this paper we present the current technical and programmatic status of the mission. © (2016) COPYRIGHT Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE). Downloading of the abstract is permitted for personal use only.
Published: 2016
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15. Full-Pose Tracking Control for Aerial Robotic Systems with Laterally-Bounded Input Force

Author: Ruggero Carli, Antonio Franchi, Davide Bicego, Markus Ryll, Équipe Robotique et InteractionS ( LAAS-RIS ), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes [Toulouse] ( LAAS ), Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ) -Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse ( INSA Toulouse ), Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ) -Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse ( INSA Toulouse ), Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Dipartimento di Ingegneria de l'Informazione [Padova] ( DEI ), Universita degli Studi di Padova = University of Padua = Université de Padoue, Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Dipartimento di Ingegneria de l'Informazione [Padova] (DEI), Universita degli Studi di Padova, Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), and Università degli Studi di Padova = University of Padua (Unipd)
Subjects: Lyapunov function, FOS: Computer and information sciences, 0209 industrial biotechnology, Aerospace control, nonlinear control systems, robot control, unmanned aerial vehicles, Computer science, Aerospace control, Thrust, 02 engineering and technology, Systems and Control (eess.SY), Dynamical Systems (math.DS), Tracking (particle physics), nonlinear control systems, symbols.namesake, Computer Science - Robotics, 020901 industrial engineering & automation, Control theory, Orientation (geometry), [INFO.INFO-AU]Computer Science [cs]/Automatic Control Engineering, [ INFO.INFO-AU ] Computer Science [cs]/Automatic Control Engineering, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, FOS: Mathematics, FOS: Electrical engineering, electronic engineering, information engineering, [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], Electrical and Electronic Engineering, Mathematics - Dynamical Systems, Mathematics - Optimization and Control, robot control, Underactuation, [ INFO.INFO-RB ] Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], Computer Science Applications, Robot control, Control and Systems Engineering, Optimization and Control (math.OC), Bounded function, symbols, Trajectory, Computer Science - Systems and Control, 020201 artificial intelligence & image processing, unmanned aerial vehicles, Robotics (cs.RO)
Abstract: In this paper, we define a general class of abstract aerial robotic systems named Laterally Bounded Force (LBF) vehicles, in which most of the control authority is expressed along a principal thrust direction, while in the lateral directions a (smaller and possibly null) force may be exploited to achieve full-pose tracking. This class approximates well platforms endowed with non-coplanar/non-collinear rotors that can use the tilted propellers to slightly change the orientation of the total thrust w.r.t. the body frame. For this broad class of systems, we introduce a new geometric control strategy in SE(3) to achieve, whenever made possible by the force constraints, the independent tracking of position-plus-orientation trajectories. The exponential tracking of a feasible full-pose reference trajectory is proven using a Lyapunov technique in SE(3). The method can deal seamlessly with both under- and fully-actuated LBF platforms. The controller guarantees the tracking of at least the positional part in the case that an unfeasible full-pose reference trajectory is provided. The paper provides several experimental tests clearly showing the practicability of the approach and the sharp improvement with respect to state of-the-art approaches.
Published: 2016
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16. An Aerial Parallel Manipulator With Shared Compliance

Author: Brett Stephens, Lachlan Orr, Basaran Bahadir Kocer, Hai-Nguyen Nguyen, Mirko Kovac, Aerial Robotics Laboratory, Imperial College London, Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology [Dübendorf] (EMPA), Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), and Université de Toulouse (UT)
Subjects: Technology, Science & Technology, Control and Optimization, applications, Mechanical Engineering, Biomedical Engineering, Robotics, dynamics, mechanics and control, [SPI.AUTO]Engineering Sciences [physics]/Automatic, QUADROTOR, Computer Science Applications, Human-Computer Interaction, aerial systems, Artificial Intelligence, Control and Systems Engineering, [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], Computer Vision and Pattern Recognition, TRAJECTORY GENERATION, 0913 Mechanical Engineering
Abstract: Accessing and interacting with difficult to reach surfaces at various orientations is of interest within a variety of industrial contexts. Thus far, the predominant robotic solution to such a problem has been to leverage the maneuverability of a fully actuated, omnidirectional aerial manipulator. Such an approach, however, requires a specialised system with a high relative degree of complexity, thus reducing platform endurance and real-world applicability. The work here presents a new aerial system composed of a parallel manipulator and conventional, underactuated multirotor flying base to demonstrate interaction with vertical and non-vertical surfaces. Our solution enables compliance to external disturbance on both subsystems, the manipulator and flying base, independently with a goal of improved overall system performance when interacting with surfaces. To achieve this behaviour, an admittance control strategy is implemented on various layers of the flying base's dynamics together with torque limits imposed on the manipulator actuators. Experimental evaluations show that the proposed system is compliant to external perturbations while allowing for differing interaction behaviours as compliance parameters of each subsystem are altered. Such capabilities enable an adjustable form of dexterity in completing sensor installation, inspection and aerial physical interaction tasks. A video of our system interacting with various surfaces can be found here: https://youtu.be/38neGb8-lXg .
Published: 2022
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17. A Closed-Loop Framework-Independent Bridge from AIPlan4EU's Unified Planning Platform to Embedded Systems

Author: Hastham Sathiya Satchi Sadanandam, Selvakumar, Stock, Sebastian, Sung, Alexander, Ingrand, Félix, Lima, Oscar, Vinci, Marc, Hertzberg, Joachim, Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH = German Research Center for Artificial Intelligence (DFKI), GMD - Forschungszentrum Informationstechnik GmbH (GMD), Federal Republic of Germany, ANR-19-P3IA-0004,ANITI,Artificial and Natural Intelligence Toulouse Institute(2019), and European Project: 101016442,AIPlan4EU
Subjects: [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO]
Abstract: International audience; The main goal of the AIPlan4EU project is to give easy and unified access to a large and diversified number of planning technologies and approaches. Yet, to make beneficial use of the produced plans, the project also develops and deploys Technology Specific Bridges (TSB) to connect and close the loop with real-world applications. In this paper we present one of these bridges which specifically targets robotic applications and more generally embedded systems. In these systems, planning and plan execution lead to commands on effectors in the real world, while sensors, intrinsic and extrinsic, report on the state of the world, which is then fed back to monitor the plan execution, with replanning or plan repair when needed. To this effect, we have developed a Python library that simplifies the creation of planning domains for existing applications and allows to execute and monitor resulting plans. Despite being developed for robotic applications, the library is not dependent on a specific robot framework, nor any middleware, and can also be used for non-robotic domains. We demonstrate this TSB on two robotic experiments: a ROS (Quigley et al. 2009) based service robot and a GenoM (Dal Zilio et al. 2023) based multi drones application.
Published: 2023

18. Fast and Robust Resource-Constrained Scheduling with Graph Neural Networks

Author: Teichteil-Königsbuch, Florent, Povéda, Guillaume, González de Garibay Barba, Guillermo, Luchterhand, Tim, Thiébaux, Sylvie, Airbus central R&T, AI research, Airbus Group [Madrid], Université de Toulouse (UT), Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Équipe Recherche Opérationnelle, Optimisation Combinatoire et Contraintes (LAAS-ROC), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS), Australian National University (ANU), Airbus R&T, ARC grant DP220103815, and European Project: 101070149,TUPLES
Subjects: Machine Learning, Optimisation in Hindsight, Scheduling, Stochastic Durations, Graph Neural Networks, Resource Constrained Project Scheduling, Constraint Programming, [INFO.INFO-AI]Computer Science [cs]/Artificial Intelligence [cs.AI]
Abstract: International audience; Resource-Constrained Project Scheduling Problems (RCPSPs) are NP-complete, which makes it challenging to efficiently solve large instances and robustify solutions in the presence of uncertainty. To remedy this, we learn to efficiently mimic the solutions produced by Constraint Programming (CP) solver, using a Graph Neural Network (GNN) architecture designed to capture the structure of RCPSPs. Since the GNN solution may violate constraints, we ensure schedule feasibility at inference time by extracting the task ordering from the GNN schedule and post-processing it with the well-known Schedule Generation Scheme (SGS). We find that SIREN, the resulting algorithm, produces schedules that are of higher quality than those produced by the CP solver within the same computation time budget. The speed and solution quality of SIREN make it suitable as a component of an on-line scenario-based optimisation procedure for RCPSPs with stochastic durations. This leads to the SERENE system, which robustly selects, in real-time, the best next tasks to start in order to minimise the average makespan over the scenarios. Empirically, SERENE achieves better average makespan over different realisations of uncertainty than deterministic algorithms that continuously reschedule on the basis of either the worst, best or average task durations.
Published: 2023

19. Enhancing Operational Deliberation in a Refinement Acting Engine with Continuous Planning

Author: Turi, Jérémy, Bit-Monnot, Arthur, Ingrand, Félix, Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT), ANR-19-P3IA-0004,ANITI,Artificial and Natural Intelligence Toulouse Institute(2019), and European Project: 101016442,AIPlan4EU
Subjects: [INFO.INFO-CL]Computer Science [cs]/Computation and Language [cs.CL], [INFO.INFO-AI]Computer Science [cs]/Artificial Intelligence [cs.AI]
Abstract: International audience; Recent technological developments in robotics and artificial intelligence may enable the deployment of robots in many aspects of our lives. As the complexity of robotic platforms increases, deliberation algorithms need to be improved, in particular to handle an increasing number of agents, to manage complex goals and tasks, and to evolve in more open environments in which unforeseen events should be dealt with autonomously. Among the deliberation functionalities deployed to provide the best level of autonomy: planning, monitoring, learning, observing, we focus here on acting. We present OMPAS, a refinement-based acting engine that executes high-level tasks by refining them into a set of lowerlevel tasks and commands. OMPAS uses a custom Lisp dialect (SOMPAS) to define the behavior of the robotic agent. SOMPAS provides primitives to handle concurrency and resources, and allows the synthesis of planning models, thanks to the restricted core language, and the explicit identification of acting decisions. The engine has been extended to deploy a continuous planning module, using the synthesized models, to look ahead and guide the decisions of the acting system in order to e.g., avoid deadlock, or optimize the completion of several parallel tasks. We provide an evaluation of the overall approach on the control of a fleet of robots in a simulated logistic platform.
Published: 2023

20. Anticipating False Beliefs and Planning Pertinent Reactions in Human-Aware Task Planning with Models of Theory of Mind

Author: Favier, Anthony, Shekhar, Shashank, Alami, Rachid, Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), and ANR-19-P3IA-0004,ANITI,Artificial and Natural Intelligence Toulouse Institute(2019)
Subjects: [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], [INFO.INFO-HC]Computer Science [cs]/Human-Computer Interaction [cs.HC]
Abstract: International audience; It is essential for a collaborative robot to consider Theory of Mind (ToM) when interacting with humans. Indeed, performing an action in the absence of another agent may create false beliefs like in the well-known Sally & Anne Task (Wimmer and Perner 1983). The robot should be able to detect, react to, and even anticipate false beliefs of other agents with a detrimental impact on the task to achieve. Currently, ToM is mainly used to control the task execution and resolve in a reactive way the detrimental false beliefs. Some works introduce ToM at the planning level by considering distinct beliefs, and we are in this context. This work proposes an extension of an existing human-aware task planner and effectively allows the robot to anticipate a false human belief ensuring a smooth collaboration through an implicitly coordinated plan. First, we propose to capture the observability properties of the environment in the state description using two observability types and the notion of co-presence. They allow us to maintain distinct agent beliefs by reasoning directly on what agents can observe through specifically modeled Situation Assessment processes, instead of reasoning of action effects. Then, thanks to the better estimated human beliefs, we can predict if a false belief with adverse impact will occur. If that is the case then, first, the robot's plan can be to communicate minimally and proactively. Second, if this false belief is due to a non-observed robot action, the robot's plan can be to postpone this action until it can be observed by the human, avoiding the creation of the false belief. We implemented our new conceptual approach, prove its soundness and completeness, discuss its effectiveness qualitatively, and show experimental results on three novel domains.
Published: 2023

21. Principles and Guidelines for Evaluating Social Robot Navigation Algorithms

Author: Francis, Anthony, Pérez-d'Arpino, Claudia, Li, Chengshu, Xia, Fei, Alahi, Alexandre, Alami, Rachid, Bera, Aniket, Biswas, Abhijat, Biswas, Joydeep, Chandra, Rohan, Lewis Chiang, Hao-Tien, Everett, Michael, Ha, Sehoon, Hart, Justin, How, Jonathan, Karnan, Haresh, Lee, Tsang-Wei, Manso, Luis, Mirksy, Reuth, Pirk, Sören, Singamaneni, Phani Teja, Stone, Peter, Taylor, Ada, Trautman, Peter, Tsoi, Nathan, Vázquez, Marynel, Xiao, Xuesu, Xu, Peng, Yokoyama, Naoki, Toshev, Alexander, Martín-Martín, Roberto, Logical robotics, NVIDIA (NVIDIA), Stanford University, Google Inc, Research at Google, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Purdue University [West Lafayette], Carnegie Mellon University [Pittsburgh] (CMU), University of Texas at Austin [Austin], Northeastern University [Boston], Georgia Institute of Technology [Atlanta], Massachusetts Institute of Technology (MIT), Aston University [Birmingham], Bar-Ilan University [Israël], Adobe Research, Sony Corporation, Honda Research Institute [Mountain View] (HRI-US), Yale University [New Haven], George Mason University [Fairfax], and Apple Inc
Subjects: FOS: Computer and information sciences, Computer Science - Robotics, Computer Science - Machine Learning, Artificial Intelligence (cs.AI), Computer Science - Artificial Intelligence, Computer Science - Human-Computer Interaction, I.2.9, [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], [INFO]Computer Science [cs], Robotics (cs.RO), Human-Computer Interaction (cs.HC), Machine Learning (cs.LG)
Abstract: A major challenge to deploying robots widely is navigation in human-populated environments, commonly referred to as social robot navigation. While the field of social navigation has advanced tremendously in recent years, the fair evaluation of algorithms that tackle social navigation remains hard because it involves not just robotic agents moving in static environments but also dynamic human agents and their perceptions of the appropriateness of robot behavior. In contrast, clear, repeatable, and accessible benchmarks have accelerated progress in fields like computer vision, natural language processing and traditional robot navigation by enabling researchers to fairly compare algorithms, revealing limitations of existing solutions and illuminating promising new directions. We believe the same approach can benefit social navigation. In this paper, we pave the road towards common, widely accessible, and repeatable benchmarking criteria to evaluate social robot navigation. Our contributions include (a) a definition of a socially navigating robot as one that respects the principles of safety, comfort, legibility, politeness, social competency, agent understanding, proactivity, and responsiveness to context, (b) guidelines for the use of metrics, development of scenarios, benchmarks, datasets, and simulators to evaluate social navigation, and (c) a design of a social navigation metrics framework to make it easier to compare results from different simulators, robots and datasets., 43 pages, 11 figures, 6 tables
Published: 2023

22. Physical Human-Aerial Robot Interaction and Collaboration: Exploratory Results and Lessons Learned

Author: Afifi, Amr, Corsini, Gianluca, Sablé, Quentin, Aboudorra, Youssef, Sidobre, Daniel, Franchi, Antonio, Faculty of Electrical Engineering, Mathematics and Computer Science [Twente] (EEMCS), University of Twente, Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Dipartimento di Ingegneria informatica automatica e gestionale [Roma] (DIAG UNIROMA), Università degli Studi di Roma 'La Sapienza' = Sapienza University [Rome] (UNIROMA), ANR-18-CE33-0001,The_flying_coworker,L'équipier volant(2018), European Project: 871479,H2020 AERIAL-CORE, Robotics and Mechatronics, and Digital Society Institute
Subjects: Human - Robot Physical Interaction, Handover, Human - Drone Interaction, [INFO.INFO-SY]Computer Science [cs]/Systems and Control [cs.SY], [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO]
Abstract: International audience; In this work, we present, a first of its kind, physical human-aerial robot interaction (pHARI) experiment, with an articulated aerial manipulator (AM). The robotic platform is a fully-actuated multi-rotor aerial vehicle (MRAV) with fixedly-tilted propellers endowed with a 3degree of freedom (DoF) robotic arm. We implemented a state-of-the-art control architecture composed of a feedback linearization motion controller, an admittance filter and a hybrid wrench observer. The experiments prove the viability of a new use case in aerial robotics, namely pHARI. The experimental results also shed light on the limitations of the current state-of-the-art and provide insights into possible research directions. The video of the experiments, which is available at https://youtu.be/LrQxXbQ5IHc, shows an experiment simulating work at height, where a human manually guides an AM and then attaches a tool to its end effector (EE).
Published: 2023

23. Unsupervised Gaussian mixture models for the classification of outdoor environments using 3D terrestrial lidar data

Author: Maligo , Artur, Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), INSA de Toulouse, Simon Lacroix, Équipe Robotique et InteractionS ( LAAS-RIS ), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes [Toulouse] ( LAAS ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Toulouse III - Paul Sabatier ( UPS ), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse ( INSA Toulouse ), Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Toulouse III - Paul Sabatier ( UPS ), Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ), and S.LACROIX
Subjects: Données 3D Lidar, Unsupervised classification, Lidar point-clouds, [ SPI.AUTO ] Engineering Sciences [physics]/Automatic, Classification non-supervisée, Gaussian mixtures, Mélange de gaussiennes, [SPI.AUTO]Engineering Sciences [physics]/Automatic
Abstract: The processing of 3D lidar point clouds enable terrestrial autonomous mobile robots to build semantic models of the outdoor environments in which they operate. Such models are interesting because they encode qualitative information, and thus provide to a robot the ability to reason at a higher level of abstraction. At the core of a semantic modelling system, lies the capacity to classify the sensor observations. We propose a two-layer classi- fication model which strongly relies on unsupervised learning. The first, intermediary layer consists of a Gaussian mixture model. This model is determined in a training step in an unsupervised manner, and defines a set of intermediary classes which is a fine-partitioned representation of the environment. The second, final layer consists of a grouping of the intermediary classes into final classes that are interpretable in a considered target task. This grouping is determined by an expert during the training step, in a process which is supervised, yet guided by the intermediary classes. The evaluation is done for two datasets acquired with different lidars and possessing different characteristics. It is done quantitatively using one of the datasets, and qualitatively using another. The system is designed following the standard learning procedure, based on a training, a validation and a test steps. The operation follows a standard classification pipeline. The system is simple, with no requirement of pre-processing or post-processing stages.; Le traitement de nuages de points 3D de lidars permet aux robots mobiles autonomes terrestres de construire des modèles sémantiques de l'environnement extérieur dans lequel ils évoluent. Ces modèles sont intéressants car ils représentent des informations qualitatives, et ainsi donnent à un robot la capacité de raisonner à un niveau plus élevé d'abstraction. Le coeur d'un système de modélisation sémantique est la capacité de classifier les observations venant du capteur. Nous proposons un système de classification centré sur l'apprentissage non-supervisé. La prémière couche, la couche intermédiaire, consiste en un modèle de mélange gaussien. Ce modèle est déterminé de manière non-supervisée lors d'une étape de training. Il definit un ensemble de classes intermédiaires qui correspond à une partition fine des classes présentes dans l'environnement. La deuxième couche, la couche finale, consiste en un regroupement des classes intermédiaires dans un ensemble de classes finales qui, elles, sont interprétables dans le contexte de la tâche ciblée. Le regroupement est déterminé par un expert lors de l'étape de training, de manière supervisée, mais guidée par les classes intermédiaires. L'évaluation est basée sur deux jeux de données acquis avec de différents lidars et possédant différentes caractéristiques. L'évaluation est quantitative pour l'un des jeux de données, et qualitative pour l'autre. La concéption du système utilise la procédure standard de l'apprentissage, basée sur les étapes de training, validation et test. L'opération suit la pipeline standard de classification. Le système est simple, et ne requiert aucun pré-traitement ou post-traitement.
Published: 2016

24. Learning to Predict Action Feasibility for Task and Motion Planning in 3D Environments

Author: Ait Bouhsain, Smail, Alami, Rachid, Simeon, Thierry, Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Simeon, Thierry, Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), and Université de Toulouse (UT)
Subjects: [INFO.INFO-RB] Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO]
Abstract: International audience; In Task and motion planning (TAMP), symbolicsearch is combined with continuous geometric planning. A taskplanner finds an action sequence while a motion planner checksits feasibility and plans the corresponding sequence of motions.However, due to the high combinatorial complexity of discretesearch, the number of calls to the geometric planner can bevery large. Previous works [1] [2] leverage learning methods toefficiently predict the feasibility of actions, much like humansdo, on tabletop scenarios. This way, the time spent on motionplanning can be greatly reduced. In this work, we generalizethese methods to 3D environments, thus covering the wholeworkspace of the robot. We propose an efficient method for 3Dscene representation, along with a deep neural network capable ofpredicting the probability of feasibility of an action. We developa simple TAMP algorithm that integrates the trained classifier,and demonstrate the performance gain of using our approach onmultiple problem domains. On complex problems, our methodcan reduce the time spent on geometric planning by up to 90%.Index Terms—Task and motion planning, 3D scene represen-tation, Action feasibility prediction, Deep learning
Published: 2023

25. TOP-JAM: A bio-inspired topology-based model of joint attention for human-robot interaction

Author: Ferreira Chame, Hendry, Clodic, Aurélie, Alami, Rachid, Laboratoire Lorrain de Recherche en Informatique et ses Applications (LORIA), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Analysis and modeling of neural systems by a system neuroscience approach (NEURORHYTHMS), Department of Complex Systems, Artificial Intelligence & Robotics (LORIA - AIS), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Laboratoire Lorrain de Recherche en Informatique et ses Applications (LORIA), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), IEEE, Creativ'Lab, and ANR-19-PI3A-0004,Future - PI3A
Subjects: human-robot interaction, joint attention, social robotics, [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], [SDV.NEU.SC]Life Sciences [q-bio]/Neurons and Cognition [q-bio.NC]/Cognitive Sciences, neural robotics, bio-inspired modeling, joint attention neural robotics social robotics human-robot interaction bio-inspired modeling, [INFO.INFO-AI]Computer Science [cs]/Artificial Intelligence [cs.AI]
Abstract: International audience; Coexisting with others and interacting in society implies sharing knowledge and attention about world objects, events, features, episodes, and even imagination or abstract ideas in time and space. Inspired by human phenomenological, cognitive and behavioral research, this work focuses on the study of joint attention (JA) for human-robot interaction (HRI), based on two main assumptions: a) the perception and representation of attention jointness constitute an isomorphic relation, and b) inspiration on dynamic neural fields (DNF) theory is a promising way to investigate contextual and non-linear spatio-temporal relations underlying attention and knowledge sharing in HRI. Taking into account the previous considerations, we propose a topology-based model for JA named TOP-JAM, which is able to represent and track in real-time JA states, from observations of behavioral data. More importantly, the model consists in a representation that can be directly understood by human beings, which conforms to robo-ethical principles in social robotics. This study evaluates computational properties of the model in simulation. Through a real experiment with the robot Pepper, the study shows that TOP-JAM is able to track JA in a triad interaction scenario.
Published: 2023

26. Leveraging Demonstrations for Learning the Structure and Parameters of Hierarchical Task Networks

Author: Philippe Hérail, Arthur Bit-Monnot, Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)
Subjects: machine learning, hierarchical planning, learning from demonstration, [INFO.INFO-AI]Computer Science [cs]/Artificial Intelligence [cs.AI]
Abstract: Hierarchical Task Networks (HTNs) are a common formalism for automated planning, allowing to leverage the hierarchical structure of many activities. While HTNs have been used in many practical applications, building a complete and efficient HTN model remains a difficult and mostly manual task. In this paper, we present an algorithm for learning such hierarchical models from a set of demonstrations. Given an initial vocabulary of tasks and accompanying demonstrations of possible ways to achieve them, we present how each task can be associated with a set of methods capturing the knowledge of how to achieve it. We focus on the algorithms used to learn the structure of the model and to efficiently parameterize it, as well as an evaluation in terms of planning performance.
Published: 2023
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27. A Sensitivity-Aware Motion Planner (SAMP) to Generate Intrinsically-Robust Trajectories

Author: Wasiela, Simon, Giordano, Paolo, Cortés, Juan, Simeon, Thierry, Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), ANR-20-CE33-0003,CAMP,Planification de Mouvements Intrinse`quement Robuste et Tenant compte de la Commande pour des Robots en Conditions Reélles(2020), Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS), Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes 1 (UR1), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), and Université de Toulouse (UT)
Subjects: [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO]
Abstract: International audience; Closed-loop state sensitivity [1], [2] is a recently introduced notion that can be used to quantify deviations of the closed-loop trajectory of a robot/controller pair against variations of uncertain parameters in the robot model. While local optimization techniques are used in [1], [2] to generate reference trajectories minimizing a sensitivity-based cost, no global planning algorithm considering this metric to compute collision-free motions robust to parametric uncertainties has yet been proposed. The contribution of this paper is to propose a global control-aware motion planner for optimizing a state sensitivity metric and producing collision-free reference motions that are robust against parametric uncertainties for a large class of complex dynamical systems. Given the prohibitively high computational cost of directly minimizing the state sensitivity using asymptotically optimal sampling-based tree planners, the proposed RRT*-based SAMP planner uses an appropriate steering method to first compute a (near) time-optimal and kinodynamically feasible trajectory that is then locally deformed to improve robustness and decrease its sensitivity to uncertainties. The evaluation performed on planar/full-3D quadrotor UAV models shows that the SAMP method produces low sensitivity robust solutions with a much higher performance than a planner directly optimizing the sensitivity.
Published: 2023

28. Coordinated Multi-Robot Trajectory Tracking Control over Sampled Communication ⋆

Author: Rossi, Enrica, Tognon, Marco, Ballotta, Luca, Carli, Ruggero, Cortés, Juan, Franchi, Antonio, Schenato, Luca, Mas Automazioni S.r.l., Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Department of Industrial Engineering [Padova], Università degli Studi di Padova = University of Padua (Unipd), Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), ANR-17-CE33-0007,MUROPHEN,Controle de systèmes multi-robots pour l'observation de phenomenes dynamiques(2017), and European Project: 871479,H2020 AERIAL-CORE
Subjects: FOS: Computer and information sciences, J.2, Control over sampled communications distributed control multi-robot systems trajectory tracking UAVs, multi-robot systems, 70B15, 70E60, 70Q05, 93C85, 93A16, I.2.8, I.2.9, Systems and Control (eess.SY), UAVs, Electrical Engineering and Systems Science - Systems and Control, Control over sampled communications, Computer Science - Robotics, Distributed control, Multi-robot systems, Trajectory tracking, distributed control, Control and Systems Engineering, FOS: Electrical engineering, electronic engineering, information engineering, trajectory tracking, [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], Computer Science - Multiagent Systems, Electrical and Electronic Engineering, Robotics (cs.RO), Multiagent Systems (cs.MA)
Abstract: In this paper, we propose an inverse-kinematics controller for a class of multi-robot systems in the scenario of sampled communication. The goal is to make a group of robots perform trajectory tracking in a coordinated way when the sampling time of communications is much larger than the sampling time of low-level controllers, disrupting theoretical convergence guarantees of standard control design in continuous time. Given a desired trajectory in configuration space which is precomputed offline, the proposed controller receives configuration measurements, possibly via wireless, to re-compute velocity references for the robots, which are tracked by a low-level controller. We propose joint design of a sampled proportional feedback plus a novel continuous-time feedforward that linearizes the dynamics around the reference trajectory: this method is amenable to distributed communication implementation where only one broadcast transmission is needed per sample. Also, we provide closed-form expressions for instability and stability regions and convergence rate in terms of proportional gain $k$ and sampling period $T$. We test the proposed control strategy via numerical simulations in the scenario of cooperative aerial manipulation of a cable-suspended load using a realistic simulator (Fly-Crane). Finally, we compare our proposed controller with centralized approaches that adapt the feedback gain online through smart heuristics, and show that it achieves comparable performance., Comment: 23 pages (main article: 14 pages; appendix: 9 pages), 18 figures; accepted for publication on Automatica; final accepted version
Published: 2023
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29. Reactive Planning for Coordinated Handover of an Autonomous Aerial Manipulator

Author: Jérôme Truc, Daniel Sidobre, Rachid Alami, Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), ANR-18-CE33-0001,The_flying_coworker,L'équipier volant(2018), ANR-19-PI3A-0004,Future - PI3A, and European Project: 731540,H2020,An.Dy(2017)
Subjects: Human robot Interaction, [SPI]Engineering Sciences [physics], Computer systems organization, Embedded and cyber-physical systems, [INFO]Computer Science [cs], Robotics
Abstract: International audience; In this paper, we present a coordinated and reactive human-aware motion planner for performing a handover task by an autonomous aerial manipulator (AAM). We present a method to determine the final state of the AAM for a handover task based on the current state of the human and the surrounding obstacles. We consider the visual field of the human and the effort to turn the head and see the AAM as well as the discomfort caused to the human. We apply these social constraints together with the kinematic constraints of the AAM to determine its coordinated motion along the trajectory.
Published: 2023
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30. Learned Sensitivity Metrics for Robust and Accurate Motion Planning

Author: Wasiela, Simon, Cognetti, Marco, Robuffo Giordano, Paolo, Cortés, Juan, Simeon, Thierry, Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO]
Abstract: This paper addresses the problem of computing robust trajectories against uncertainties in the robot model. Based on the notion of closed-loop state sensitivity introduced in [1], [2] for identifying deviations of the closed-loop trajectories of any robot/controller pair against variations of uncertain parameters in the robot model, uncertainty tubes can be derived for bounded parameter variations [3]. Such tubes were integrated within a motion planner named SAMP [4] to produce robust global plans, emphasizing the generation of low sensitivity trajectories. However, a bottleneck of this method remains the very high computational cost of the uncertainty tubes. In this paper, we mitigate this problem by proposing a novel framework that first incorporates a Long Short-Term Memory [5] (LSTM) neural network (NN) to provide fast and accurate uncertainty tubes estimation, and then reduces tracking errors at given points on the trajectory. We validate our framework on a full 3D-quadrotor UAV model performing a 'ring-recovering' task requiring high accuracy. Our results show the computational gain of the LSTM-based robust planning and that the subsequent optimization stage significantly improves the accuracy of the trajectory execution.
Published: 2023

31. Simultaneous Action and Grasp Feasibility Prediction for Task and Motion Planning through Multi-Task Learning

Author: Ait Bouhsain, Smail, Alami, Rachid, Simeon, Thierry, Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), and Université de Toulouse (UT)
Subjects: Deep Learning in Grasping and Manipulation, Manipulation Planning, Task and Motion Planning, [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO]
Abstract: In this paper, we address task and motion planning (TAMP) which is an important yet challenging robotics problem. It is known to suffer from the high combinatorial complexity of discrete search, often requiring a large number of geometric planning calls. We build upon recent works in TAMP by taking advantage of learning methods to provide action feasibility information as a heuristic to thesymbolic planner, thus guiding it to a geometrically feasible solution and reducing geometric planning time. We propose \textbf{AGFP-Net}, a multi-task neural network predicting not only action feasibility, but also the feasibility of a set of grasp types. We also propose an improved feasibility-informed TAMP algorithm capable of solving more complex problems, and handling goals which are not fully specified. Comparative results obtained on different problems of varying complexity show that our method is able to greatly reduce task and motion planning time.
Published: 2023

32. Heuristic Search for Multi-Objective Probabilistic Planning

Author: Chen, Dillon, Trevizan, Felipe, Thiébaux, Sylvie, Australian National University (ANU), Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), and AAAI
Subjects: FOS: Computer and information sciences, Artificial Intelligence (cs.AI), Computer Science - Artificial Intelligence, [INFO]Computer Science [cs], [INFO.INFO-AI]Computer Science [cs]/Artificial Intelligence [cs.AI]
Abstract: Heuristic search is a powerful approach that has successfully been applied to a broad class of planning problems, including classical planning, multi-objective planning, and probabilistic planning modelled as a stochastic shortest path (SSP) problem. Here, we extend the reach of heuristic search to a more expressive class of problems, namely multi-objective stochastic shortest paths (MOSSPs), which require computing a coverage set of non-dominated policies. We design new heuristic search algorithms MOLAO* and MOLRTDP, which extend well-known SSP algorithms to the multi-objective case. We further construct a spectrum of domain-independent heuristic functions differing in their ability to take into account the stochastic and multi-objective features of the problem to guide the search. Our experiments demonstrate the benefits of these algorithms and the relative merits of the heuristics., Comment: 11 pages, 4 figures, 3 tables, accepted to AAAI23
Published: 2023

33. A formal toolchain for offline and run-time verification of robotic systems

Author: Silvano Dal Zilio, Pierre-Emmanuel Hladik, Félix Ingrand, Anthony Mallet, Équipe Verification de Systèmes Temporisés Critiques (LAAS-VERTICS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes (LS2N), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Centrale de Nantes (Nantes Univ - ECN), Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes université - UFR des Sciences et des Techniques (Nantes univ - UFR ST), Nantes Université - pôle Sciences et technologie, Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université - pôle Sciences et technologie, Nantes Université (Nantes Univ), Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS), Service Informatique : Développement, Exploitation et Assistance (LAAS-IDEA), ANR-19-P3IA-0004,ANITI,Artificial and Natural Intelligence Toulouse Institute(2019), and European Project: 101016442,AIPlan4EU
Subjects: [INFO.INFO-PL]Computer Science [cs]/Programming Languages [cs.PL], [INFO.INFO-FL]Computer Science [cs]/Formal Languages and Automata Theory [cs.FL], Control and Systems Engineering, General Mathematics, runtime verification, UAV controller, [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], [INFO.INFO-SE]Computer Science [cs]/Software Engineering [cs.SE], formal verification, Software, model checking, Computer Science Applications, robotic software engineering
Abstract: International audience; Validation and Verification (V&V) of autonomous robotic system software is becoming a critical issue. Among the V&V techniques at our disposal, formal approaches are among the most rigorous and trustworthy ones. Yet, the level of skills and knowledge required to use and deploy formal methods is usually quite high and rare. In this paper, we describe an approach that starts from a regular, but rigorous, framework to specify and deploy robotic software components, which can also automatically synthesize a formal model of these components.We describe how we can execute the resulting formal model, in place of a traditional imple- mentation, and show how this provides the opportunity to add powerful monitoring and runtime verification capabilities to a system, e.g., to prevent collisions, or trigger an emergency landing. Since the runtime used to execute formal models is specifically designed to be faithful to their se- mantics, every execution (in the implementation) can be mapped to a trace in the specification. As a result, we can also prove many interesting properties offline, using model-checking techniques. We give several examples, such as properties about schedulability, worst-case traversal time, or mutual exclusion.We believe that having a consistent workflow, from an initial specification of our system, down to a formal, executable specification is a major advance in robotics and opens the way for verification of functional components of autonomous robots and beyond. We illustrate this claim by describing a complete example based on a genuine drone flight controller.
Published: 2023
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34. Ontological component-based description of robot capabilities

Author: Dussard, Bastien, Sarthou, Guillaume, Clodic, Aurélie, Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Service Informatique : Développement, Exploitation et Assistance (LAAS-IDEA), MUGERI project via the Défi Clé Robotique Centré sur l'Humain de la région Occitanie, and ANR-21-CE33-0019,ELSA,Apprentissage effectif des affordances sociales pour l'interaction humain-robot(2021)
Subjects: FOS: Computer and information sciences, Ontology description, Computer Science - Robotics, inference mechanism, [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], robot capabilities, Robotics (cs.RO), [SPI.AUTO]Engineering Sciences [physics]/Automatic
Abstract: A key aspect of a robot's knowledge base is self-awareness about what it is capable of doing. It allows to define which tasks it can be assigned to and which it cannot. We will refer to this knowledge as the Capability concept. As capabilities stems from the components the robot owns, they can be linked together. In this work, we hypothesize that this concept can be inferred from the components rather than merely linked to them. Therefore, we introduce an ontological means of inferring the agent's capabilities based on the components it owns as well as low-level capabilities. This inference allows the agent to acknowledge what it is able to do in a responsive way and it is generalizable to external entities the agent can carry for example. To initiate an action, the robot needs to link its capabilities with external entities. To do so, it needs to infer affordance relations from its capabilities as well as the external entity's dispositions. This work is part of a broader effort to integrate social affordances into a Human-Robot collaboration context and is an extension of an already existing ontology., Comment: International Workshop on Working towards Ontology-based Standards for Robotics and Automation (WOSRA 2023 - 2nd Edition), Jun 2023, Londres, United Kingdom
Published: 2023
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35. Combinaison de la planification proactive et de l'analyse de situation pour la navigation robotique adaptée à l'homme

Author: Singamaneni, Phani-Teja, Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Université Paul Sabatier - Toulouse III, Rachid Alami, Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, UT3 : Université Toulouse 3 Paul Sabatier, and Rachid ALAMI
Subjects: human-robot interaction, Proactive Planning, planification proactive, Human and robot interaction, Interaction homme-robot, navigation consciente de l'homme, Planification des mouvements, Robotique cognitive, [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], Human Aware Navigation, Cognitive robotics, Motion Planning
Abstract: Today, more than ever, mobile robots and drones are roaming human workspaces. In particular, mobile robots are being deployed in many places, from airports to restaurants to streets. In a classical motion planning setting, everything is an obstacle, and the robot has to avoid all the obstacles and reach its destination. However, this cannot be directly employed in robot navigation planning in human environments. Humans may not be comfortable seeing a robot move very close to them or not knowing if the robot is ready to give them the way or not. Unless the humans are considered in navigation planning, the robot can confuse the humans and may not be accepted to be around them. Hence a new field of robot navigation concentrating on these aspects, called ‘Human-Aware Robot Navigation (HAN) (or Social Robot Navigation)’, is evolving at a rapid pace these days. This work explores HAN in the case of mobile robots and proposes some new factors and systems that can make a robot more ‘human aware’. The core idea behind this work is that the robot has to avoid or mitigate uncomfortable human-robot interactions that occur during the navigation. So, we explore situation assessment and proactive planning in HAN to plan legible and acceptable trajectories for the robot in the first part of the thesis. It was also shown how proactive planning could be a better alternative to reactive planning for HAN. We also introduce some new human-robot social constraints and a new human path prediction methodology. The proposed system has been validated under several settings, and a detailed analysis is presented. The next part elaborates on this idea and moves on to propose a HAN system that can handle static and dynamic humans under several circumstances. We propose a HAN system based on the ROS navigation stack to address the problem of multi-context navigation. This system is highly tunable and has a modality switching mechanism that allows the robot to mitigate several human-robot interaction settings. We introduce some more human-aware constraints pertaining to social norms to make the robot’s navigation vivid. Finally, it has been tested in several simulated and real-world scenarios and analyses are provided. When compared with an already existing HAN system, our system yielded better and more satisfactory results both qualitatively and quantitatively. Even though this system can handle more than one kind of scenario with visible humans, it cannot address the sudden human appearances or prepare the robot ready for such occurrences. So, in the next part of the thesis, a methodology to detect such possible appearances is proposed. These estimations are then integrated with the previous proposed HAN system to allow the robot to manoeuvre around the places of such possible emergences cautiously. The proposed algorithm has been extensively tested, and the advantages of this addition are shown through several experiments. Throughout the development of this thesis, the evaluation of the HAN system has been a challenge as there are no good enough and well accepted metrics currently. Therefore, we have used some existing ones and proposed some new metrics that could be pertinent to many human-robot contexts. The last part of this thesis presents these proposed metrics and their evaluations in different settings. Finally, we conclude this thesis with a discussion on the current state of the field, the challenges faced during the development of this thesis and the future perspectives.; Aujourd'hui, plus que jamais, des robots mobiles et des drones parcourent les espaces de travail et de vie des humains. En particulier, les robots mobiles sont déployés ou en voie de déploiement dans de nombreux endroits, des aéroports aux restaurants en passant par les rues. Dans un cadre classique de planification du mouvement, tout est obstacle que le robot doit éviter pour atteindre sa destination. Cependant, cette approche ne peut pas être directement utilisée pour la navigation des robots dans les environnements humains. Les humains peuvent ne pas être à l'aise de voir un robot se déplacer très près d'eux ou de ne pas savoir si le robot est prêt à leur céder le passage ou non. Si les humains ne sont pas pris en compte de manière explicite dans la planification de la navigation, le robot peut les perturber et ne pas être accepté. Ainsi, un nouveau domaine de la navigation robotique se concentrant sur ces aspects, appelé `Human-Aware Robot Navigation (HAN) (ou Social Robot Navigation)', se développe rapidement de nos jours. Ce travail explore l'approche HAN dans le cas des robots mobiles et propose quelques nouveaux facteurs et systèmes qui peuvent rendre un robot plus acceptable par les humains. L'idée centrale de ce travail est que le robot doit éviter ou atténuer les interactions homme-robot inconfortables qui se produisent pendant la navigation. Ainsi, dans la première partie de la thèse, nous explorons l'évaluation de situation et la planification proactive dans HAN pour planifier des trajectoires de robot lisibles et acceptables. Nous introduisons également de nouvelles contraintes sociales homme-robot et une nouvelle méthode de prédiction de la trajectoire des humains au voisinage du robot. Le système proposé a été validé dans plusieurs contextes, et une analyse détaillée en est présentée. La partie suivante développe cette idée et propose un système HAN qui peut gérer des humains aussi bien statiques qu'en mouvement dans plusieurs circonstances. Nous proposons un système HAN basé sur la pile de navigation ROS pour résoudre le problème de la navigation multi-contexte. Ce système est hautement ajustable et possède un mécanisme de changement de modalité qui permet au robot d'adapter, en fonction du contexte, plusieurs paramètres d'interaction homme-robot. Nous introduisons des contraintes plus sensibles à l'homme concernant les normes sociales pour rendre la navigation du robot plus vive et réactive. Enfin, le système a été testé dans plusieurs scénarios simulés et réels et des analyses en sont fournies. Comparé à un système HAN déjà existant, notre système a donné des résultats meilleurs et plus satisfaisants tant sur le plan qualitatif que quantitatif. Bien que ce système puisse gérer plus d'un type de scénario avec des humains visibles par le robot, il ne peut pas traiter les apparitions soudaines d'humains ou préparer le robot à de telles occurrences. Ainsi, dans une partie suivante de la thèse, une méthodologie pour détecter de telles apparitions potentielles est proposée. Ces estimations sont ensuite intégrées au système HAN proposé précédemment afin de permettre au robot de manœuvrer avec précaution autour des lieux de ces possibles apparitions. L'algorithme proposé a été largement testé, et les avantages de cet ajout sont démontrés par plusieurs expériences. Tout au long du développement de cette thèse, l'évaluation du système HAN a été un défi car il n'existe pas de métriques suffisamment bonnes et acceptée par la communauté. Par conséquent, nous avons utilisé certaines métriques existantes et en avons proposé de nouvelles qui pourraient être pertinentes dans de nombreux contextes humains-robots. La dernière partie de cette thèse présente ces nouvelles métriques et leur évaluation dans différents contextes. Enfin, nous concluons cette thèse par une discussion sur l'état actuel du domaine, les défis rencontrés au cours du développement de cette thèse et les perspectives futures.
Published: 2022

36. DUNE: Deep UNcertainty Estimation for tracked visual features

Author: Lillo, Katia, de Maio, Andrea, Lacroix, Simon, Nègre, Amaury, Rombaut, Michèle, Marchand, Nicolas, Vercier, Vercier, GIPSA - COntrol, PErception, Robots, navigation and Intelligent Computing (GIPSA-COPERNIC), GIPSA Pôle Sciences des Données (GIPSA-PSD), Grenoble Images Parole Signal Automatique (GIPSA-lab), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA)-Grenoble Images Parole Signal Automatique (GIPSA-lab), Université Grenoble Alpes (UGA), Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), GIPSA-Services (GIPSA-Services), Thales avionics, and Marchand, Nicolas
Subjects: [INFO.INFO-RB] Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], [SPI.SIGNAL]Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing, [SPI.SIGNAL] Engineering Sciences [physics]/Signal and Image processing
Abstract: International audience; Uncertainty estimation of visual feature is essential for vision-based systems, such as visual navigation. We show that errors inherent to visual tracking, in particular using KLT tracker, can be learned using a probabilistic loss function to estimate the covariance matrix on each tracked feature position. The proposed system is trained and evaluated on synthetic data, as well as on real data, highlighting good results in comparison to the state of the art. The benefits of the tracking uncertainty estimates are illustrated for visual motion estimation.
Published: 2022
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37. WASCO: A Wasserstein-based statistical tool to compare conformational ensembles of intrinsically disordered proteins

Author: Javier González-Delgado, Amin Sagar, Christophe Zanon, Kresten Lindorff-Larsen, Pau Bernadó, Pierre Neuvial, Juan Cortés, Institut de Mathématiques de Toulouse UMR5219 (IMT), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Centre de Biologie Structurale [Montpellier] (CBS), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM), Service Informatique : Développement, Exploitation et Assistance (LAAS-IDEA), Linderstrøm-Lang Centre for Protein Science [Copenhagen], IT University of Copenhagen (ITU), ANR-19-P3IA-0004,ANITI,Artificial and Natural Intelligence Toulouse Institute(2019), ANR-11-LABX-0040,CIMI,Centre International de Mathématiques et d'Informatique (de Toulouse)(2011), ANR-10-LABX-0012,EpiGenMed,From Genome and Epigenome to Molecular Medicine: turning new paradigms in biology into the therapeutic strategies of tomorrow(2010), ANR-10-INBS-0005,FRISBI,Infrastructure Française pour la Biologie Structurale Intégrée(2010), and European Project: 648030,H2020,ERC-2014-CoG,chemREPEAT(2015)
Subjects: Wasserstein distance matrices, [SDV.BBM.BP]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Biophysics, [STAT]Statistics [stat], SAXS/NMR ensemble refinement, [SDV.BBM.BS]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Structural Biology [q-bio.BM], Structural Biology, conformational ensembles, intrinsically disordered proteins, molecular dynamics simulations, [INFO.INFO-BI]Computer Science [cs]/Bioinformatics [q-bio.QM], Molecular Biology
Abstract: The structural investigation of intrinsically disordered proteins (IDPs) requires ensemble models describing the diversity of the conformational states of the molecule. Due to their probabilistic nature, there is a need for new paradigms that understand and treat IDPs from a purely statistical point of view, considering their conformational ensembles as well-defined probability distributions. In this work, we define a conformational ensemble as an ordered set of probability distributions and provide a suitable metric to detect differences between two given ensembles at the residue level, both locally and globally. The underlying geometry of the conformational space is properly integrated, one ensemble being characterized by a set of probability distributions supported on the three-dimensional Euclidean space (for global-scale comparisons) and on the two-dimensional flat torus (for local-scale comparisons). The inherent uncertainty of the data is also taken into account to provide finer estimations of the differences between ensembles. Additionally, an overall distance between ensembles is defined from the differences at the residue level. We illustrate the potential of the approach with several examples of applications for the comparison of conformational ensembles: (i) produced from molecular dynamics (MD) simulations using different force fields, and (ii) before and after refinement with experimental data. We also show the usefulness of the method to assess the convergence of MD simulations, and discuss other potential applications such as in machine-learning-based approaches. The numerical tool has been implemented in Python through easy-to-use Jupyter Notebooks available at https://gitlab.laas.fr/moma/WASCO. The structural investigation of intrinsically disordered proteins (IDPs) requires ensemble models describing the diversity of the conformational states of the molecule. Due to their probabilistic nature, there is a need for new paradigms that understand and treat IDPs from a purely statistical point of view, considering their conformational ensembles as well-defined probability distributions. In this work, we define a conformational ensemble as an ordered set of probability distributions and provide a suitable metric to detect differences between two given ensembles at the residue level, both locally and globally. The underlying geometry of the conformational space is properly integrated, one ensemble being characterized by a set of probability distributions supported on the three-dimensional Euclidean space (for global-scale comparisons) and on the two-dimensional flat torus (for local-scale comparisons). The inherent uncertainty of the data is also taken into account to provide finer estimations of the differences between ensembles. Additionally, an overall distance between ensembles is defined from the differences at the residue level. We illustrate the potential of the approach with several examples of applications for the comparison of conformational ensembles: (i) produced from molecular dynamics (MD) simulations using different force fields, and (ii) before and after refinement with experimental data. We also show the usefulness of the method to assess the convergence of MD simulations, and discuss other potential applications such as in machine-learning-based approaches. The numerical tool has been implemented in Python through easy-to-use Jupyter Notebooks available at https://gitlab.laas.fr/moma/WASCO.
Published: 2022
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38. Algorithms and architecture to control the exploration of an area by a fleet of autonomous submarines

Author: Milot, Antoine, Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), INSA de Toulouse, Simon Lacroix, Charles Lesire, Estelle Chauveau, HAL-LAAS, LAAS, Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, INSA Toulouse, Simon LACROIX, Charles LESIRE, and Estelle CHAUVEAU
Subjects: Planification, Hierarchical planning, Systèmes Multi-Robots, [INFO.INFO-RB] Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], Multirobot, Autonome, Multi-Robot, Autonomous, Planning, autonomous systems, Multi-Robot systems, Architecture, [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], Planification Hiérarchique, Allocation de tâches, Auv, Task allocation
Abstract: Naval mine hunting missions consist in detecting and locating mines. To reduce human risk, this mission can be realized with an autonomous multi-robot system. However, the underwater context imposes extremely strong constraints on communications, which imply major difficulties in establishing cooperation strategies. Moreover, these missions are dynamic by nature because it is necessary to identify the detected suspicious objects. The robots must therefore react to new targets and distribute them within the fleet. Finally, there may be more than one way to achieve an objective, and specific constraints may be imposed by the operator. These elements induce complex dependencies on the tasks to achieve.The distribution of these objectives within the system defines ``Multi-Robot Task Allocation Problems (MRTA)'' to be solved before and during the mission. Given the specificities of the mission, such as communication constraints and complex dependencies that may link tasks, solving an MRTA problem is difficult. The solution of an MRTA problem defines a plan to be executed by the robots. The execution of this plan is, however, not deterministic. Therefore, each robot must supervise the plan execution in order to detect deviations, which must be repaired to not compromise the mission. The implementation of decision, supervision, and repair algorithms that are able to meet these challenges is at the heart of our work. We propose to base these algorithms on methods mixing auction-based allocation and hierarchical planning. Finally, we leverage the rich structures used by the decision algorithm to allow robots to supervise and repair their plans., Une mission de chasse aux mines consiste à détecter et localiser des mines, et peut être réalisée grâce au déploiement d'une flotte de robots sous-marins en coopération. Le contexte sous-marin impose cependant des contraintes sur les communications, impliquant des difficultés à l’établissement des stratégies de coopération. Par ailleurs, cette mission est par nature dynamique puisqu'il faut faire face à des aléas, par exemple la détection d'une nouvelle mine va induire de nouveaux objectifs pour le système multirobots. Enfin, il peut exister plusieurs manières de réaliser un objectif, et des contraintes spécifiques peuvent être imposées par l’opérateur. Ces éléments induisent des dépendances complexes entre les tâches à exécuter.Les répartitions de ces objectifs au sein du système définissent des problèmes d’allocation de tâches multirobots (« Multi-Robot Task Allocation » ou MRTA) devant être résolus avant et pendant la mission. Au regard des spécificités de la mission, telles que les contraintes de communication et les dépendances complexes pouvant lier les tâches, la résolution d’un problème de MRTA est difficile. La solution d’un problème de MRTA définit un plan qui doit être exécuté par les robots. L’exécution de ce plan n’est cependant pas déterministe, chaque robot doit donc superviser l’exécution de son plan afin d’en détecter les divergences. Au même titre que l’intégration de nouveaux objectifs, ces divergences sont des aléas qu’il faut réparer afin de ne pas compromettre la mission. La mise en place d’algorithmes de décision, de supervision, et de réparation, aptes à répondre à ces défis est au coeur de nos travaux. Nous proposons d! e faire reposer ces algorithmes sur des méthodes entremêlant allocation par enchères et planification hiérarchique. Enfin, nous tirons profit des structures riches utilisées par l’algorithme de décision pour permettre aux robots de superviser et réparer leurs plans.
Published: 2022

39. Interactive Social Agents Simulation Tool for Designing Choreographies for Human-Robot-Interaction Research

Author: Olivier Hauterville, Camino Fernández, Phani Teja Singamaneni, Anthony Favier, Vicente Matellán, Rachid Alami, Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Universidad de León [León], and ANR-19-P3IA-0004,ANITI,Artificial and Natural Intelligence Toulouse Institute(2019)
Subjects: HRI, social robotics, [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], simulation
Abstract: International audience; Social robotics research requires the replicability of the experiments used to validate new technical or scientific claims. However, humans behavior is difficult to replicate. We have designed and implemented a system to simulate interactive agents that can be perceived by a robot in a robotic simulator. These agents can exhibit social behaviour in human group movement, for example, by talking in pairs. These humans are interactive with the robot and can be perceived so that the robot can react to their behavior. The humans can be choreographed to create high-level social behaviours such as waiting for an elevator, getting in and out of it, or standing in front of a store window and moving together to the next one. The tool would provide metrics to evaluate the robot's performance in defined social situations.
Published: 2022
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40. Watch out! There may be a Human. Addressing Invisible Humans in Social Navigation

Author: Phani Teja Singamaneni, Anthony Favier, Rachid Alami, Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), and ANR-19-P3IA-0004,ANITI,Artificial and Natural Intelligence Toulouse Institute(2019)
Subjects: FOS: Computer and information sciences, Computer Science - Robotics, [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], Robotics (cs.RO)
Abstract: International audience; Current approaches in human-aware or social robot navigation address the humans that are visible to the robot. However, it is also important to address the possible emergences of humans to avoid shocks or surprises to humans and erratic behavior of the robot planner. In this paper, we propose a novel approach to detect and address these human emergences called 'invisible humans'. We determine the places from which a human, currently not visible to the robot, can appear suddenly and then adapt the path and speed of the robot with the anticipation of potential collisions. This is done while still considering and adapting humans present in the robot's field of view. We also show how this detection can be exploited to identify and address the doorways or narrow passages. Finally, the effectiveness of the proposed methodology is shown through several simulated and real-world experiments.
Published: 2022
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41. Extending a Refinement Acting Engine for Fleet Management: Concurrency and Resources

Author: Turi, Jérémy, Bit-Monnot, Arthur, Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)
Subjects: Acting, Multi-agent systems, concurrency, planning, [INFO.INFO-AI]Computer Science [cs]/Artificial Intelligence [cs.AI]
Abstract: International audience; Recent years have seen an important increase in the complexity of deployed robotic systems, both in terms of the number of robots involved, and scale of the tackled problems. The key challenge in this context is to allow the design of fleet control systems that, on the one hand, allow flexible and reactive operation of individual robots and, on the other hand, enable the system to optimize the global behavior of the fleet in order to increase its effectiveness and efficiency. To approach this problem, we propose to extend the Refinement Acting Engine (RAE) that has been used to program the behavior of autonomous agents through a hierarchical decomposition of high-level tasks into primitive commands, and is the subject of active research in order to guide its decisions with planning and scheduling techniques. The core of our proposal is to provide first-hand support for concurrency in the RAE procedure, allowing a natural representation for concurrent systems by reasoning on resource allocation. The resulting acting engine exploits a custom language that is designed to ease its integration with planning engines, both through its simple and orthogonal core constructs as well as in the explicit identification of decision points in the system operation. We provide an initial validation of the system in simulation on a logistic problem involving a fleet of robots.
Published: 2022

42. Nonlinear Model Predictive Control for Human-Robot Handover with Application to the Aerial Case

Author: Gianluca Corsini, Martin Jacquet, Hemjyoti Das, Amr Afifi, Daniel Sidobre, Antonio Franchi, Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Faculty of Electrical Engineering, Mathematics and Computer Science [Twente] (EEMCS), University of Twente, ANR-18-CE33-0001,The_flying_coworker,L'équipier volant(2018), ANR-17-CE33-0007,MUROPHEN,Controle de systèmes multi-robots pour l'observation de phenomenes dynamiques(2017), and European Project: 871479,H2020 AERIAL-CORE
Subjects: Handover, Human - drone interaction, [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], [INFO]Computer Science [cs], Human - robot interaction
Abstract: International audience; In this article, we consider the problem of delivering an object to a human coworker by means of an aerial robot (AR). To this aim, we present an ergonomics-aware Nonlinear Model Predictive Control (NMPC) designed to autonomously perform the handover. The method is general enough to be applied to any multi-rotor aerial vehicle (MRAV) with a minimal adaptation of the robot model. The formulation of the optimal control problem steers the AR toward a handover location by optimizing the human coworker ergonomics, which includes the predicted arm joint torques of the human. The motion task is expressed in a frame relative to the human, whose motion model is included in the equations of the NMPC. This allows the controller to promptly adapt to the human movements by predicting her future poses over the horizon. The control framework also accounts for the problem of maintaining visibility on the human coworker, while respecting both the actuation and state limits of the robot. Additionally, a safety barrier is embedded in the controller to avoid any risk of collision with the human partner. Realistic simulations are performed to validate the feasibility of the approach and the source code of the implementation is released open-source.
Published: 2022
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43. Robust Planning for Human-Robot Joint Tasks with Explicit Reasoning on Human Mental State

Author: Favier, Anthony, Shekhar, Shashank, Alami, Rachid, Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), and ANR-19-P3IA-0004,ANITI,Artificial and Natural Intelligence Toulouse Institute(2019)
Subjects: FOS: Computer and information sciences, Computer Science - Robotics, Artificial Intelligence (cs.AI), Computer Science - Artificial Intelligence, Computer Science - Human-Computer Interaction, [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], [INFO.INFO-HC]Computer Science [cs]/Human-Computer Interaction [cs.HC], Robotics (cs.RO), [INFO.INFO-AI]Computer Science [cs]/Artificial Intelligence [cs.AI], Human-Computer Interaction (cs.HC)
Abstract: We consider the human-aware task planning problem where a human-robot team is given a shared task with a known objective to achieve. Recent approaches tackle it by modeling it as a team of independent, rational agents, where the robot plans for both agents' (shared) tasks. However, the robot knows that humans cannot be administered like artificial agents, so it emulates and predicts the human's decisions, actions, and reactions. Based on earlier approaches, we describe a novel approach to solve such problems, which models and uses execution-time observability conventions. Abstractly, this modeling is based on situation assessment, which helps our approach capture the evolution of individual agents' beliefs and anticipate belief divergences that arise in practice. It decides if and when belief alignment is needed and achieves it with communication. These changes improve the solver's performance: (a) communication is effectively used, and (b) robust for more realistic and challenging problems., 10 pages, 2 figures, 1 table, AI-HRI AAAI 2022 Fall Symposium Series
Published: 2022

44. Statistical proofs of the interdependence between nearest neighbor effects on polypeptide backbone conformations

Author: Javier González-Delgado, Pau Bernadó, Pierre Neuvial, Juan Cortés, Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Institut de Mathématiques de Toulouse UMR5219 (IMT), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Biologie Structurale [Montpellier] (CBS), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM), ANR-19-P3IA-0004,ANITI,Artificial and Natural Intelligence Toulouse Institute(2019), ANR-11-LABX-0040,CIMI,Centre International de Mathématiques et d'Informatique (de Toulouse)(2011), ANR-10-LABX-0012,EpiGenMed,From Genome and Epigenome to Molecular Medicine: turning new paradigms in biology into the therapeutic strategies of tomorrow(2010), European Project: 648030,H2020,ERC-2014-CoG,chemREPEAT(2015), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Cortés, Juan, Artificial and Natural Intelligence Toulouse Institute - - ANITI2019 - ANR-19-P3IA-0004 - P3IA - VALID, Centre International de Mathématiques et d'Informatique (de Toulouse) - - CIMI2011 - ANR-11-LABX-0040 - LABX - VALID, Laboratoires d'excellence - From Genome and Epigenome to Molecular Medicine: turning new paradigms in biology into the therapeutic strategies of tomorrow - - EpiGenMed2010 - ANR-10-LABX-0012 - LABX - VALID, and Structure and Dynamics of Low-Complexity Regions in Proteins: The Huntingtin Case - chemREPEAT - - H20202015-09-01 - 2020-08-31 - 648030 - VALID
Subjects: Protein and peptide structure, Local conformational preferences, Statistical tests, [SDV.BBM.BS]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Structural Biology [q-bio.BM], Structural Biology, [SDV.BBM.BS] Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Structural Biology [q-bio.BM], [MATH.MATH-ST]Mathematics [math]/Statistics [math.ST], Sequence-structure relationship, Wasserstein distance, [INFO.INFO-BI]Computer Science [cs]/Bioinformatics [q-bio.QM], Peptides, [MATH.MATH-ST] Mathematics [math]/Statistics [math.ST], [INFO.INFO-BI] Computer Science [cs]/Bioinformatics [q-bio.QM]
Abstract: International audience; Backbone dihedral angles ϕ and ψ are the main structural descriptors of proteins and peptides. The distribution of these angles has been investigated over decades as they are essential for the validation and refinement of experimental measurements, as well as for structure prediction and design methods. The dependence of these distributions, not only on the nature of each amino acid but also on that of the closest neighbors, has been the subject of numerous studies. Although neighbor-dependent distributions are nowadays generally accepted as a good model, there is still some controversy about the combined effects of left and right neighbors. We have investigated this question using rigorous methods based on recently-developed statistical techniques. Our results unambiguously demonstrate that the influence of left and right neighbors cannot be considered independently. Consequently, three-residue fragments should be considered as the minimal building blocks to investigate polypeptide sequence-structure relationships.
Published: 2022
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45. Robots and Resentment: Commitments, recognition and social motivation in HRI

Author: Pacherie, Elisabeth, Fernández Castro, Víctor, Institut Jean-Nicod (IJN), Département d'Etudes Cognitives - ENS Paris (DEC), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-École des hautes études en sciences sociales (EHESS)-Collège de France (CdF (institution))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département de Philosophie - ENS Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL), Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Springer, École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Pacherie, Elisabeth, and ANR-17-EURE-0017,FrontCog,Frontières en cognition(2017)
Subjects: [SCCO]Cognitive science, [SHS.PHIL.ETHICS]Humanities and Social Sciences/Philosophy/domain_shs.phil.ethics, [SCCO.PSYEMO]Cognitive science/domain_scco.psyemo, [SHS.PHIL.ACTION]Humanities and Social Sciences/Philosophy/domain_shs.phil.action, [SCCO] Cognitive science, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: International audience
Published: 2022

46. Dehydrogenation versus deprotonation of disaccharide molecules in vacuum: a thorough theoretical investigation

Author: Andriyevsky Bohdan, Tarrat Nathalie, Cortés Juan, Schön Christian, Surfaces, Interfaces et Nano-Objets (CEMES-SINanO), Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), and Université de Toulouse (UT)
Subjects: [CHIM.THEO]Chemical Sciences/Theoretical and/or physical chemistry, Multidisciplinary, computational chemistry/nanotechnology/ chemical physics molecules, density functinal theory calculations, dehydrogenation, deprotonation, sucrose, trehalose, density functional theory
Abstract: Dehydrogenation and deprotonation of sucrose and trehalose molecules in vacuum is theoretically studied by using ab initio calculations in the framework of the density functional theory. The differences in the structural, electronic, energetic and vibrational properties of dehydrogenated and deprotonated molecules are discussed, depending on the site from which the hydrogen atom or the proton has been removed. The dehydrogenated molecules are found to be stable, regardless of which hydrogen atom is removed. This contrasts with the instability of the deprotonated molecules, where break-ups or structural reorganizations of the molecule are observed in 20–30% of the cases, but only when the hydrogen atom whose proton is removed was bonded to a carbon atom. Considering the stability and possible rearrangements of the hydrogen network of the deprotonated/dehydrogenated molecule, the formation of additional hydrogen-bridge bonds compared with the nominal molecule appears to be more pronounced for the deprotonated molecules than for the dehydrogenated ones. Moreover, our calculations show that the hydrogen-transfer energy barriers are usually larger for the deprotonated molecules than for the dehydrogenated ones. Finally, compared with the nominal molecule, the vibrational frequency spectrum is shifted to lower frequencies for both the dehydrogenated and the deprotonated molecules.
Published: 2022
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47. CSSNET: A Learning Algorithm for the Segmentation of Compressed Hyperspectral Images

Author: Biquard, Maud, Lacroix, Simon, Rouxel, Antoine, Carfantan, Hervé, Monmayrant, Antoine, Camon, Henri, Équipe Photonique (LAAS-PHOTO), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS), Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), and Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Compressed hyperspectral imaging, Dual-Disperser CASSI, [INFO.INFO-TI]Computer Science [cs]/Image Processing [eess.IV], [INFO.INFO-NE]Computer Science [cs]/Neural and Evolutionary Computing [cs.NE], Compressed images segmentation
Abstract: International audience; The paper presents a semantic segmentation method which is directly applicable to compressed hyperspectral images acquired with a dual-disperser CASSI instrument. It introduses an algorithm based on a shallow neural network that exploits the spectral filtering performed by the optical system and the compressed hyperspectral images measured by the detector. Encouraging results that exploit 50 to 100 less data than the whole hyperspectral datacube on PaviaU and IndianPines datasets are presented.
Published: 2022
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48. Design of multirotor aerial vehicles: A taxonomy based on input allocation

Author: Nicolas Staub, Marco Tognon, Antonio Franchi, Quentin Sable, Federico Usai, Mahmoud Hamandi, Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, University of Twente [Netherlands], Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), and University of Twente
Subjects: Aerial robotics, mechanics, design and control, dynamics, 020301 aerospace & aeronautics, 0209 industrial biotechnology, Computer science, Applied Mathematics, Mechanical Engineering, 02 engineering and technology, 020901 industrial engineering & automation, 0203 mechanical engineering, Artificial Intelligence, Modeling and Simulation, Taxonomy (general), Systems engineering, [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], Electrical and Electronic Engineering, Multirotor, Software
Abstract: This paper reviews the effect of multirotor aerial vehicle designs on their abilities in terms of tasks and system properties. We propose a general taxonomy to characterize and describe multirotor aerial vehicles and their designs, which we apply exhaustively on the vast literature available. Thanks to the systematic characterization of the designs, we exhibit groups of designs having the same abilities in terms of achievable tasks and system properties. In particular, we organize the literature review based on the number of atomic actuation units and we discuss global properties arising from their choice and spatial distribution in the mechanical designs. Finally, we provide a discussion on the common traits of the designs found in the literature and the main open and future problems., The International Journal of Robotics Research, 40 (8-9), ISSN:0278-3649, ISSN:1741-3176
Published: 2021
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49. JAHRVIS, a Supervision System for Human-Robot Collaboration

Author: Amandine Mayima, Aurelie Clodic, Rachid Alami, Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Service Informatique : Développement, Exploitation et Assistance (LAAS-IDEA), ANR-20-IADJ-0006,AI4HRI,Intelligence Artificielle pour l'Interaction Humain-Robot(2020), and ANR-19-P3IA-0004,ANITI,Artificial and Natural Intelligence Toulouse Institute(2019)
Subjects: Execution, Robot control architecture, Human-Robot Interaction HRI, [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], Supervision, [INFO.INFO-HC]Computer Science [cs]/Human-Computer Interaction [cs.HC]
Abstract: International audience; The supervision component is the binder of a robotic architecture. Without it, there is no task, no interaction happening, it conducts the other components of the architecture towards the achievement of a goal, which means, in the context of a collaboration with a human, to bring changes in the physical environment and to update the human partner mental state. However, not so much work focus on this component in charge of the robot decision-making and control, whereas this is the robot puppeteer. Most often, either tasks are simply scripted, or the supervisor is built for a specific task. Thus, we propose JAHRVIS, a Joint Action-based Human-aware supeRVISor. It aims at being task-independent while implementing a set of key joint action and collaboration mechanisms. With this contribution, we intend to move the deployment of autonomous collaborative robots forward, accompanying this paper with our open-source code.
Published: 2022
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50. Methodes pour contrôle prédictif en ligne de robots aeriens multi-rotors pour des tâches orientées perception et sujet à des contraintes capteurs/moteurs

Author: Jacquet, Martin, Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), INSA de Toulouse, Antonio Franchi, and STAR, ABES
Subjects: [SPI.AUTO] Engineering Sciences [physics]/Automatic, Robots aériens, Contrôle prédictif, Systèmes multi-Robots, Perception, Multi-Robots systems, Predictive control, Aerial robots, [SPI.AUTO]Engineering Sciences [physics]/Automatic
Abstract: Drones have an increasing place in numerous applications already started to take advantage from those, in particular in the fields of photography and video making, or simply for leisure activities. Simultaneously, the picture of autonomous aerial robots widely spread as a mark of innovation, such that many civilian of industrial applications are now envisioned through this aspect. One could cite, for instance, the persistent idea of aerial home delivery of goods, exploited by many companies. Another spread use-case is the deployment of fleets of aerial robots for monitoring activities, in hard-to-access environments, such as high mountains.The aerial robotics research community is active from numerous years, and the state of the art keeps improving, being through the conception of novel, more adaptive control algorithms, or the improvements of the hardware designs, opening new ranges of possibilities.The deployment of such robots in the scope of applications in uncontrolled environments comes with a lot of challenges, in particular regarding the perception of the surroundings. Exteroceptive sensors are indeed mandatory for most of autonomous applications. Among those sensors, cameras hold a peculiar position.It is on the one hand due to the simple onboard integration with their small size and weight,and on the other hand to the design of human-made environments, which are heavily built around visual markers (signs, illuminated signals...) However, maintaining visibility over objects or phenomenon often collide with the motion requirements of the robot, or with the tasks to which it is assigned. This effect is prominent when using underactuated robots, which are the most widely spread types of aerial vehicles, partly because of their higher energy efficiency. This property implies a strong coupling between position and orientation: the robot needs to tilt to move, and corollary moves when it tilts, thus altering the sensor bearing.From this assessment, the robotics community works to produce sensorimotor algorithms, able to produce motions while accounting for perception.This thesis takes place in this context, aiming at proposing such control methods to enforce the visibility over a phenomenon of interest through the onboard sensors. Moreover, to ensure the feasibility of the generated commands, it is required to account for the various actuation limitations of the robots. Finally, this thesis devotes to propose generic formulations, thus avoiding to propose ad hoc solutions, which would be contingent to a specific problem.To tackles these aspects under a common formalism, the proposed solutions are based on optimal and predictive control policies. These are based on numerical optimization, implying the need of accurate models, and thus accounting for the system nonlinearities, which are often disregarded for simplification.The contributions of this these are the aggregation of the various concepts in a common paradigm,and the formalization of the various mathematical functions transcribing the objectives and constraints related to perception. This paradigm is used in the scope of several applications related to usual perception-driven tasks in aerial robotics, namely the tracking of dynamic phenomenon, the improvement of this tracking, or the visual-inertial localization. Finally, the proposed solutions are implemented and tested in simulations and on real aerial robots.The work conducted throughout this thesis led to various publications in international peer-reviewed conferences and journals. All the related software production from these works are published open-source for the robotics community., Les drones se sont d'ors et déjà rendus indispensables dans de très nombreuses applications, notamment dans les domaines de la création photographique ou vidéo, ou tout simplement dans des activités de loisir. En parallèle, l'image des robots aériens autonomes s'est elle aussi répandue dans l'imaginaire collectif, de telle sorte que de très nombreuses applications, du quotidien comme dans des domaines plus spécifiques, s'envisagent aujourd'hui fortement sous ce spectre. On peut notamment citer l'image récurrente de livraison à domicile par des drones, ou bien le déploiement de flottes de robots pour des activités d'observation en environnement difficile d'accès.La recherche en robotique aérienne est elle très active depuis de nombreuses années, et l'état de l'art ne cesse de s'améliorer, que ce soit via la conception de robots de plus en plus performants, ou le perfectionnement des algorithmes embarqués qui permettent une autonomie toujours plus grande.Le déploiement de ces robots dans le cadre d'applications en environnement non-contrôlé pose de nombreux problèmes logistiques, notamment liés à la perception de l'environnement. L'usage de capteurs extéroceptifs est donc fondamental pour la plupart des applications en autonomie. Parmis ces capteurs, les caméras tiennent notamment une place de choix. Cette place tient d'un part de leur simplicité de conception et d'intégration, due à leur très faible taille et poids, mais également de la conception même des environnements de travail humains, qui sont très fortement basés sur des marqueurs visuels (panneaux, signaux lumineux...) En revanche, les impératifs liés au maintien de la visibilité de certains objets ou phénomènes entrent régulièrement en conflit avec les aux autres taches à accomplir pour le robot, ou tout simplement avec ses impératifs de mouvement. Cet effet est d'autant plus important que la plupart des robots aériens possèdent un fort couplage entre la position du robot et son orientation : le robot doit s'incliner dans une direction donnée afin de se déplacer latéralement, affectant donc l'orientation des capteurs. Partant de ce constat, la communauté scientifique travaille à la production d'algorithmes sensorimoteurs pouvant produire des mouvements tout en tenant compte de la perception de l'environnement.Cette thèse s'inscrit dans ce contexte, en vue de proposer des méthodes de contrôle incluant des contraintes liées au maintient des phénomènes d'intérêt dans le champ de vision des capteurs. De plus, afin d'assurer la faisabilité des commandes générées, il est nécessaire de prendre en compte les différentes contraintes d'actionnement des robots.Afin de lier ces différents aspects dans un formalisme commun, les solutions proposées s'appuient sur des méthodes de contrôle optimal et prédictif. Ces méthodes, basées sur de l'optimisation numérique, nécessitent la définition de modèles dynamiques et perceptifs précis et complets, ce qui implique de considérer les non-linéarité des systèmes, qui sont parfois mises de côté à des fins de simplification.Les contributions de cette thèse consistent dans un premier temps en l'agrégation des différents concepts dans un paradigme commun, puis à la formalisation des fonctions mathématiques permettant d'exprimer les objectifs et contraintes relatifs à la perception. Ce même paradigme est utilisé pour la résolution de plusieurs problèmes liés à des taches courantes en robotique aérienne, notamment le suivi de phénomènes dynamiques, ou encore la localisation visuelle-inertielle. Finalement, les solutions proposées sont implémentées sur les robots, et éprouvées via diverses simulations et expériences.Les travaux effectués au cours de cette thèse ont donné lieu à diverses publications dans des conférences et journaux internationaux. L'intégralité des productions logicielles issues de ces travaux sont publiées en tant que code libre à disposition de la communauté robotique.
Published: 2022

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